سیستم های اطلاعات جغرافیایی

سیستم های اطلاعات جغرافیایی عنوان پستی است که قرار است با شما به اشتراک بگذاریم. امیدواریم که این پست جذاب مورد پسند شما قرار بگیرد. این پست توسط ونوس نصیرفام تهیه و تقدیم می گردد.

مقدمه

مدیریت داده های مکانی معمولاً شامل فرآیندهای اکتساب، ذخیره سازی و نگهداری، تجزیه و تحلیل و خروجی است. برای سال‌ها، این کار با استفاده از منابع داده آنالوگ و پردازش دستی انجام می‌شود. معرفی فناوری های مدرن منجر به افزایش استفاده از رایانه و فناوری اطلاعات در تمام جنبه های مدیریت داده های مکانی شده است. فناوری نرم افزار مورد استفاده در این حوزه سیستم اطلاعات جغرافیایی است.

توسط رشته های مختلف به عنوان ابزاری برای مدیریت داده های مکانی در یک محیط جغرافیایی GIS استفاده می شود.

 معرفی

ما در حال حاضر در قرن بیست و یکم قرار داریم روند رو به رشد سریع در سیستم های اطلاعاتی فناوری کامپیوتر و دنیای مجازی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد دنیای فیزیکی و فرهنگی و استفاده از این داده ها برای انجام تحقیقات یا حل مسائل عملی است. دستگاه های الکترونیکی دیجیتال و آنالوگ موجودی فعلی منابع و اجرای سریع از عملیات حسابی یا منطقی را تسهیل می کنند. سیستم های اطلاعاتی در حال پیشرفت بسیار هستند و می توانند ایجاد، دستکاری، ذخیره و از داده های مکانی بسیار سریعتر و با سرعتی سریعتر در مقایسه با مواد و روش ها معمولی استفاده کنند. یک سیستم اطلاعاتی، مجموعه ای از داده ها و ابزار برای کار با این داده ها حاوی داده هایی به صورت آنالوگ یا دیجیتال در مورد پدیده ها دردنیای واقعی درک ما از جهان از طریق انتخاب، تعمیم و سنتز، به ما خدمات و ارائه این اطلاعات را می دهد هستند. یعنی داده ها مدلی از پدیده ها را تشکیل می دهند. بنابراین مجموعه داده ها، پایگاه داده یک مخزن فیزیکی از نماهای متنوع از دنیای واقعی معرف دانش ما در یک مقطع زمانی است. اطلاعات از عناصر داده فردی در یک پایگاه داده، اطلاعات به طور مستقیم آشکار است، یعنی اطلاعات از داده ها توسط فرآیندهای فکری، شهودی ما تولید می شود، آنچه تا کنون بر اساس دانش ما است.

مروری برGIS

سیستمی برای جمع‌آوری، ذخیره، تجزیه و تحلیل و مدیریت داده‌ها و ویژگی  GIS سیستم اطلاعات جغرافیایی‌های مرتبط است که از نظر مکانی به زمین ارجاع داده می‌شوند. به سیستم اطلاعات جغرافیایی، جغرافیای سیستم اطلاعاتی یا سیستم اطلاعات مکانی نیز می گویند. این سیستم اطلاعاتی که قادر به یکپارچه سازی، ذخیره، ویرایش، تجزیه و تحلیل، اشتراک گذاری و نمایش ارجاع جغرافیایی اطلاعات است. در یک مفهوم عمومی تر، GIS یک ابزار نرم افزاری است که به کاربران اجازه برای ایجاد پرس و جوهای تعاملی، تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی، ویرایش داده ها، نقشه ها و نتایج تمام این عملیات را ارائه دهد. فناوریGIS درحال تبدیل به ابزار ضروری برای ترکیب نقشه های مختلف و اطلاعات سنجش از دور برای تولید مدل های مختلف، که در محیط واقعی استفاده می شوند. سیستم اطلاعات جغرافیایی علم استفاده از مفاهیم، ​​برنامه ها و سیستم های جغرافیایی است. سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند برای تحقیقات علمی، مدیریت منابع ، مدیریت دارایی، ارزیابی اثرات زیست محیطی، برنامه ریزی شهری، نقشه کشی، جرم شناسی، تاریخ، فروش، بازاریابی و تدارکات مورد استفاده قرار گیرد. مثلاً، برنامه ریزان کشاورزی ممکن است از داده های جغرافیایی برای تصمیم گیری در مورد بهترین مکان ها برای یک محصول خاص استفاده کنند. برنامه ریزی توسط ترکیب داده ها درموردخاک، توپوگرافی و بارندگی به اندازه و مکان مناطق مناسب بیولوژیکی را تعیین کنند. خروجی نهایی می تواند شامل همپوشانی با مالکیت زمین، حمل و نقل، زیرساخت، در دسترس بودن نیروی کار، و فاصله تا مراکز بازارباشد.

 

اجزای سیستم اطلاعات جغرافیایی

GIS کاربر را قادر می سازد تا ورودی، مدیریت، دستکاری، تجزیه و تحلیل و نمایش جغرافیایی داشته باشد.

داده های ارجاع شده با استفاده از یک سیستم کامپیوتری برای اجرای مختلف عملیات با GIS، اجزای GIS مانند نرم افزار، سخت افزار، داده ها، افراد و روش ها ضروری است.

نرم افزار

نرم افزار GIS توابع و ابزارهای مورد نیاز برای ذخیره، تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی را فراهم می کند. اجزای کلیدی نرم افزار:

(الف) سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) هستند

(ب) ابزارهایی برای ورودی و دستکاری اطلاعات جغرافیایی اطلاعات

(ج) ابزارهایی که از پرس و جو، تحلیل و تجسم جغرافیایی پشتیبانی می کنند

(د) یک رابط کاربری گرافیکی(GUI) برای دسترسی آسان به ابزارها.

نرم‌افزارهای GIS یا نرم‌افزارهای تجاری یا نرم‌افزارهای توسعه‌یافته در دامنه منبع باز هستند که رایگان در دسترس هستند. با این حال، نرم افزار تجاری دارای حق چاپ است  ومی تواند گران باشد و از نظر تعداد دارندگان مجوز در دسترس است. نرم افزارهای تجاری GIS موجود در حال حاضر شامل Arc/Info، Intergraph، MapInfo، Gram++  و غیره است. از این میان Arc/Info محبوب ترین بسته نرم افزاری است. و نرم افزار منبع باز AMS/MARS و غیره هستند.

سخت افزار

سخت افزار کامپیوتری است که GISروی آن کار می کند. امروزه GIS روی طیف وسیعی از انواع سخت افزارها،  ازسرورهای کامپیوتری متمرکزگرفته تاکامپیوترهای رومیزی مورد استفاده در پیکربندی های مستقل یاشبکه ای اجرا می شود.

داده ها

مهمترین مؤلفه یک GIS داده است. داده های جغرافیایی یا داده های مکانی و داده های جدولی مربوطه را می توان در خانه یا خرید از یک تجاری ارائه دهنده داده انجام داد. داده های مکانی می توانند به شکل نقشه/ داده های سنجش از راه دور مانند تصاویر ماهواره ای و عکس های هوایی باشند. این فرم های داده باید به درستی ارجاع جغرافیایی (طول/طول جغرافیایی) داشته باشند. داده های جدولی می توانند به شکل داده های ویژگی باشند که به نوعی با داده های مکانی مرتبط هستند. اکثر نرم افزارهای GIS دارای سیستم های مدیریت پایگاه داده داخلی(DBMS) برای ایجاد و نگهداری پایگاه داده برای کمک به سازماندهی و مدیریت داده هابه وجود می آیند.

کاربران

فناوری GIS بدون کاربرانی که سیستم را مدیریت می کنند، ارزش محدود برنامه ریزی برای به کارگیری دارد. کاربران GIS از متخصصان فنی که سیستم را طراحی و نگهداری می کنند تا کسانی که از آن برای کمک به انجام کارهای روزمره خود استفاده می کنند، متغیر است. این کاربران تا حد زیادی به نتایج تحلیل ها علاقه مند هستند و ممکن است هیچ علاقه یا دانش در مورد روش های تجزیه و تحلیل نداشته باشند. رابط کاربر پسند نرم افزارGIS به کاربران غیرفنی امکان دسترسی آسان به قابلیت های تحلیلیGIS بدون نیازبه دانستن دستورات دقیق نرم افزار رامی دهد. یک رابط کاربری ساده (UI) می تواند شامل منوها و پنجره‌های گرافیکی کشویی باشد تاکاربر بتواند با چندفشارکلیدبدون نیاز به یادگیری دستورات خاص، تجزیه و تحلیل مورد نیاز را انجام دهد.

مواد و روش ها

یک GIS موفق بر اساس یک برنامه و قوانین تجاری خوب طراحی شده عمل می کند که مدل ها و شیوه های عملیاتی منحصر به فرد برای هر سازمان هستند.

توابع GIS

نرم افزارGIS همه منظوره شش وظیفه اصلی مانند ورودی، دستکاری، مدیریت، پرس و جو و تجزیه و تحلیل، تجسم دارد.

ورودی

داده های ورودی مهم برای هر GIS شامل نقشه های رقومی، تصاویر، داده های مکانی و داده های جدولی می باشد. داده های جدولی به طورکلی بر روی کامپیوتر با استفاده از رابطه نرم افزار سیستم مدیریت پایگاه داده تایپ می شوند. قبل از استفاده از داده های جغرافیایی در GIS باید به فرمت رقومی مناسب تبدیل شود.

سیستم DBMS می تواند اشیاء مختلفی مانند تولید فهرست بر روی اقلام داده را سرعت دادن به اطلاعات بازیابی توسط یک پرس و جو تولید کند. نقشه ها رامی توان با استفاده از فرمت برداری که در آن واقعی است رقومی کرد. نقشه نقاط ، خطوط و چندضلعی ها به عنوان مختصات ذخیره می شوند. داده ها همچنین می توانند به صورت رستر وارد قالبی شوند که در آن عناصر داده به عنوان سلول در ساختار شبکه ای ذخیره می شوند. فرآیندتبدیل داده ها از نقشه های کاغذی به فایل های کامپیوتری،رقومی شدن نامیده می شود.

فناوری مدرن GIS این قابلیت را دارد که این فرآیند را به طور کامل به صورت پروژه های بزرگ خودکار انجام دهد،مشاغل کوچکتر ممکن است نیاز به رقومی سازی دستی داشته باشند. فرآیند رقومی شدن کاری فشرده و زمان براست، بنابراین بهتر است از داده های موجود استفاده شود. امروزه بسیاری از انواع داده های جغرافیایی در قالب های سازگار با GIS وجود دارد. این داده ها را می توان از تأمین کنندگان داده به دست آورد و مستقیماً در  GIS بارگذاری کرد.

دستکاری – اعمال نفوذ

GIS می تواند داده های متنی مرتبط با داده های مکانی را ذخیره، نگهداری، توزیع و به روز رسانی کند. داده های مکانی باید به یک سیستم مختصات جغرافیایی (طول جغرافیایی عرض جغرافیایی) ارجاع داده شوند. داده های جدولی مرتبط با داده های مکانی را می توان با کمک نرم افزار مدیریت پایگاه داده دستکاری کرد. این احتمال وجود دارد که انواع داده برای GIS خاص مورد نیاز باشد پروژه باید به نوعی تغییر یا دستکاری شود تا با سیستم سازگار شود. به عنوان مثال، اطلاعات جغرافیایی در دسترس مقیاس های مختلف (مقیاس ۱:۱۰۰۰۰۰؛ ۱:۱۰۰۰۰؛ و ۱:۵۰۰۰۰) است. قبل از اینکه مجاورت هم قرارگیرند و یکپارچه شوند، باید به همان مقیاس تبدیل شوند. می تواندتبدیل موقت برای اهداف نمایش یا تغییر دائمی مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل و بسیاری از انواع دیگر دستکاری داده ها که به طور معمول در GIS انجام می شود. اینها شامل تغییرات طرح ریزی، تجمع داده ها، تعمیم و وجین است داده های غیر ضروری را حذف کنند.

مدیریت

برای پروژه های کوچک GIS ممکن است ذخیره اطلاعات جغرافیایی شامل فایل های کامپیوتری باشد. با این حال، زمانی که حجم داده ها زیاد می شود و تعداد کاربران داده ها بیش از چند مورد افزایش یابد ، توصیه می شود از یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) برای کمک به ذخیره، سازماندهی و مدیریت داده ها استفاده کنید. DBMS یک مدیریت پایگاه داده بسته نرم افزاری برای مدیریت مجموعه یکپارچه اشیاء پایگاه داده مانند جداول، نمایه ها، پرس و جو و سایر رویه ها در یک پایگاه داده است. مدل های مختلفی از DBMS وجود دارد، اما برای استفاده ازGIS،مدل رابطه ای سیستم های مدیریت پایگاه داده بسیار مفید خواهند بود. درمدل رابطه ای داده ها به صورت مفهومی به عنوان مجموعه ای از جداول ذخیره می شود و هر جدول دارای ویژگی های داده مربوط به یک موجودیت مشترک خواهد بود. از فیلدهای مشترک در جداول مختلف برای پیوند دادن آنها با روابط استفاده می شود. نرم افزارDBMS رابطه ای به دلیل معماری ساده آن بسیارمورداستفاده قرارگرفته است. اینها ماهیت انعطاف پذیری دارندودرکاربردهای درون و برون GIS بسیار گسترده هستند.

پرس و جو

اطلاعات ذخیره شده یا داده های مکانی یا داده های جدولی مرتبط را می توان با کمک زبان پرس و جو ساخت یافته (SQL) بازیابی کرد.

بسته به نوع رابط کاربری، داده ها را می توان با استفاده ازSQL جستجویا می توان از یک سیستم مبتنی بر منو برای بازیابی داده های نقشه استفاده کرد. به عنوان مثال، می توانید شروع به پرسیدن سؤالاتی مانند:
•  همه خاک های مناسب برای کشت آفتابگردان کجا هستند؟
•  نوع خاک غالب برای شالیزار چیست؟

• موقعیت آب زیرزمینی موجود در روستا/ بلوک/منطقه چگونه است؟

پرس و جوهای ساده و پیچیده با استفاده از بیش از یک لایه داده می توانند ارائه اطلاعات به موقع به مأمورین، تحلیلگران برای داشتن دانش کلی در مورد موقعیت و تصمیم گیری آگاهانه تر انجام شوند.

تحلیل و بررسی

سیستم‌هایGIS زمانی که برای تجزیه و تحلیل داده‌های جغرافیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، واقعاً خود را نشان می‌دهند. فرآیندهای تحلیل جغرافیایی اغلب به نام تحلیل فضایی یا پردازش جغرافیایی از ویژگی های جغرافیایی ویژگی ها برای جستجوی الگوها و روندها و انجام سناریوهای «چه می شد اگر»استفاده می شود. GIS مدرن دارای ابزارهای تحلیلی قدرتمند بسیاری است. ابزار تجزیه و تحلیل داده ها در زیر به برخی از تحلیل ها اشاره  می کندکه به طورکلی بر روی داده های جغرافیایی انجام شده است.

الف. تجزیه و تحلیل پوشش

ادغام لایه های مختلف داده شامل فرآیندی به نام همپوشانی است. ساده‌تر از همه، می‌تواند شامل عملیات بصری باشد، اما عملیات تحلیلی نیاز به یک یا چند لایه داده برای پیوستن دارد. از نظر فیزیکی این همپوشانی یا اتصال فضایی می تواند داده های خاک، شیب و پوشش گیاهی را ادغام کند. یا مالکیت زمین به عنوان مثال، لایه های داده برای خاک وکاربری زمین را می توان باهم ترکیب کرد و درنتیجه یک نقشه جدید که هم خاک و هم کاربری زمین را در بر می گیرد این اطلاعات برای درک رفتار متفاوت موقعیت در پارامترهای مختلف مفید خواهد بود.

ب. تجزیه و تحلیل مجاورت

نرم‌افزارGIS همچنین می‌تواند از تولید بافر پشتیبانی کند که شامل ایجادچندضلعی های جدید از نقاط، خطوط و ویژگی های چندضلعی ذخیره شده در پایگاه داده می‌شود.به عنوان مثال، دانستن پاسخ به سؤالاتی مانند؛ چه مقدار مساحت در۱کیلومتری کانال آب پوشانده شده است؟ آنچه که ناحیه تحت پوشش محصولات زراعی متفاوت است؟ و برای پروژه های آبخیزداری، مرز یا ترسیم حوضه، شیب، کانال های آب، انواع مختلف برداشت آب سازه ها و غیره مورد نیاز است.

تجسم

GIS می تواند شامل نقشه های چاپی، خلاصه های آماری، راه حل های مدل سازی و نمایش گرافیکی نقشه ها برای داده های مکانی و جدولی باشد. برای بسیاری از انواع عملیات جغرافیایی نتیجه نهایی به بهترین وجه به عنوان یک نقشه یا نمودار نقشه های کارآمد در ذخیره و انتقال اطلاعات جغرافیاییتجسم می شود. GIS جدید و

ابزارهای هیجان انگیز برای گسترش هنر تجسم اطلاعات خروجی به کاربران است.

فناوری مورد استفاده در GIS

ایجاد داده

فن‌آوری‌های مدرن GIS از اطلاعات رقومی که برای ایجاد داده‌های روش های مختلف دیجیتالی استفاده می شود. متداول ترین روش ایجاد داده رقومی سازی است. که در آن یک نقشه چاپی یا طرح نظرسنجی به رسانه رقومی از طریق استفاده از یک برنامه طراحی به کمک کامپیوتر با قابلیت ارجاع جغرافیایی انتقال داده می شود. در دسترس بودن تصاویر تصحیح شده گسترده(هم از منابع ماهواره ای و هم از منابع هوایی)، دیجیتالی شدن Heads-up در حال تبدیل به اصلی ترین راه استخراج داده های جغرافیایی است. رقومی سازی Heads-up شامل ردیابی داده های جغرافیایی به طور مستقیم در بالای آنتن تصویرسازی به جای روش سنتی ردیابی شکل جغرافیایی در یک تبلت دیجیتالی جداگانه است.

ارتباط اطلاعات از منابع مختلف

اگر می توانید اطلاعات مربوط به بارندگی یک ایالت را به عکس های هوایی مرتبط کنید ممکن است بتوانید تشخیص دهید کدام تالاب ها در زمان های خاصی از سال خشک می شوند. GIS،که توانایی استفاده بسیاری از اطلاعات منابع مختلف به اشکال مختلف به چنین تحلیل هایی کمک کند. نیاز اولیه برای داده های منبع مکانی عبارت است از: دانستن مکان متغیرها که ممکن است با مختصات طول جغرافیایی x، y و z توسط عرض جغرافیایی وارتفاع و یا سایر سیستم های ژئوکد مانندکدهای پستی حاشیه نویسی شود. هر متغیری که به صورت مکانی قرار گیرد می تواند بایکGIS تغذیه شود. انواع مختلف داده ها به صورت نقشه را می توان در GIS وارد کرد.

بازنمایی داده ها

داده های GIS نشان دهنده اشیاء دنیای واقعی مانند جاده ها، کاربری زمین، ارتفاع با داده های رقومی اشیاء دنیای واقعی را می توان به دو بخش تقسیم کرد: اشیاء گسسته (خانه) و زمینه های پیوسته (مقدار یا ارتفاع بارندگی). دو روش گسترده برای ذخیره داده ها در یک GIS برای هر دو مورد استفاده قرار می گیرد.

رستر

نوع داده شطرنجی در اصل هر نوع تصویر رقومی است. کسانی که با دیجیتال پیکسل عکاسی آشنا هستند به عنوان کوچکترین واحد مجزا یک تصویر تشخیص می دهد. ترکیبی از این پیکسل ها تصویری متمایز از آن ایجاد می کند معمولاً از گرافیک های برداری مقیاس پذیر استفاده می شود که اساس مدل برداری هستند. در حالی که یک تصویر رقومی مربوط به خروجی به عنوان بازنمایی واقعیت، در یک عکس یا هنری که به کامپیوتر منتقل می شود، نوع داده شطرنجی انتزاعی از واقعیت را منعکس می کند. عکس‌های هوایی یکی از فرم‌های رایج داده‌های شطرنجی که تنها یک هدف دارند، نمایش یک تصویر دقیق بر روی نقشه یا برای اهداف رقومی هستند. مجموعه سایر داده های رستری حاوی اطلاعات مربوط به ارتفاع، DEM (مدل ارتفاعی رقومی) یا بازتاب یک طول موج خاص نورهستند.

مدل رقومی ارتفاع، نقشه و داده های برداری، نوع داده رستری از ردیف هایی تشکیل شده و ستون هایی از سلول ها که هر کدام یک مقدار واحد را ذخیره می کنند. تصاویر داده های رستری می توانند (رستر تصاویر) که هر پیکسل حاوی یک مقدار رنگ است. مقادیر اضافی برای هر سلول ثبت می شود ممکن است مقدار گسسته، مانند کاربری زمین، مقدار پیوسته، مانند دما، یا اگر داده ای یک مقدار تهی در دسترس نباشد. در حالی که یک سلول رستری یک مقدار واحد را ذخیره می کند، می تواند با استفاده از باندهای رستری برای نمایش رنگ‌های RGB (قرمز، سبز، آبی)، نقشه‌های رنگی (نقشه‌برداری) گسترش یافته باشد. بین یک کد موضوعی و مقدار (RGB)، یا یک جدول ویژگی توسعه یافته با یک ردیف برای هر سلول منحصر به فرد مقدار. وضوح مجموعه داده رستری عرض سلول آن در واحدهای زمین است.

داده های رستری در قالب های مختلف ذخیره می شوند. از یک ساختار استاندارد مبتنی بر فایل TIF، JPEGفرمت‌های داده‌های شی بزرگ باینری (BLOB) که مستقیماً در رابطه سیستم مدیریت پایگاه داده (RDBMS) مشابه سایر کلاس های ویژگی مبتنی بر برداری ذخیره می‌شوند. ذخیره سازی پایگاه داده، زمانی که به درستی ایندکس شود، معمولاً امکان بازیابی سریعتر را فراهم کند، داده های رستری اما می تواند به ذخیره میلیون ها رکورد با اندازه قابل توجه نیاز داشته باشد.

وکتور

یک نقشه برداری ساده، با استفاده هر یک از عناصر برداری: نقاط برای چاه ها، خطوط برای رودخانه ها و چند ضلعی برای دریاچه هستند. در GIS، اغلب ویژگی های جغرافیایی با در نظر گرفتن آن ویژگی ها به عنوان اشکال هندسی به صورت بردار بیان می شود. در سری برنامه های محبوب ESRI Arc که به صراحت به آنها شکل فایل می گویند. ویژگی های ناهمسان جغرافیایی به بهترین وجه توسط انواع مختلف هندسه بیان می شود.

نقاط

نقاط صفر بعدی برای ویژگی های جغرافیایی استفاده می شود که به بهترین شکل می تواند با مرجع تک شبکه به عبارت دیگر، مکان ساده بیان شود. به عنوان مثال مکان چاه ها، ارتفاعات قله، ویژگی های مورد علاقه یا مسیرها. امتیاز کمترین چیزی مقدار اطلاعات این نوع فایل ها را منتقل می کند.

خطوط یا پلیگون

خطوط یک بعدی یا چند خط برای ویژگی های خطی مانند رودخانه ها جاده ها، راه آهن، مسیرها و خطوط توپوگرافی استفاده می شود.

پلیگون

چند ضلعی های دو بعدی برای ویژگی های جغرافیایی استفاده می شود که نوع خاص را مساحت سطح زمین چنین ویژگی هایی ممکن است شامل دریاچه ها، مرزهای پارک، ساختمان ها، مرزهای شهریاکاربری های زمین پوشش می دهد. چندضلعی ها بیشترین مقدار اطلاعات را در بین انواع فایل ها منتقل می کنند.

هر یک از این هندسه ها به یک ردیف در یک پایگاه داده مرتبط هستند که ویژگی های آنها را توصیف می کند.

به عنوان مثال، پایگاه داده ای که دریاچه ها را توصیف می کند ممکن است حاوی عمق دریاچه باشد، کیفیت آب، سطح آلودگی از این اطلاعات می توان برای ساختن نقشه ای برای توصیف یک استفاده کرد ویژگی خاص مجموعه داده به عنوان مثال، دریاچه ها را می توان رنگی بسته به سطح آلودگی هندسه های مختلف را نیز می توان با هم مقایسه کرد. به عنوان مثال،GIS می تواند برای شناسایی تمام چاه ها (هندسه نقطه ای) که در ۱ مایل (۱٫۶ کیلومتر) از یک چاه قرار دارند استفاده شود. دریاچه (هندسه چندضلعی) که سطح آلودگی بالایی دارد. ویژگی های برداری را می توان برای یکپارچگی فضایی از طریق برنامه ایجاد کرد قوانین توپولوژی مانند چندضلعی ها نباید همپوشانی داشته باشندایجادکرد. داده های برداری نیز می توان پدیده های پیوسته متغیر را نشان دهداستفاده کرد. خطوط کانتور و مثلثی نامنظم شبکه ها (TIN) برای نشان دادن ارتفاع یا سایر مقادیر به طور مداوم درحال تغییراستفاده می شوند. TINها مقادیری را در مکان های نقطه ای ثبت می کنند که با خطوطی به هم متصل می شوند تا شبکه نامنظم تشکیل دهند. صورتی از مثلث ها سطح زمین را نشان می دهد.

وکسل

GIS انتخاب شده علاوه بر این از مدل داده وکسل پشتیبانی می کند. وکسل (یک جامه دان از کلمات volumetric و pixel) عنصرحجمی است که مقداری را در یک شبکه منظم در فضای سه بعدی نشان می دهد. شبیه به یک پیکسل که نشان دهنده داده های تصویر دو بعدی است. وکسل ها را می توان از ابر نقطه های سه بعدی (داده های نقطه وکتوری سه بعدی) درون یابی یا از برش های رستری دوبعدی ادغام کرد.

داده های غیر مکانی

علاوه بر داده‌های مکانی، داده‌های غیرمکانی اضافی نیز می‌توانند با مختصات یک هندسه برداری یا موقعیت یک سلول رستری ذخیره شوند نشان داده می شود. که در داده های برداری، ویژگی های داده های اضافی شی هستند. مثلاً یک جنگل چند ضلعی موجود ممکن است دارای یک مقدار شناسه و اطلاعات مربوط به گونه های درختی نیز باشد. در داده های رستری، مقدار سلول می تواند اطلاعات ویژگی را ذخیره کند، اما همچنین می تواند به عنوان شناسه ای استفاده شود که می تواند به در جدول دیگری ثبت می کند.

ضبط داده ها

جمع آوری داده ،وارد کردن اطلاعات به سیستم، زمان زیادی را صرف می کند. از دست اندرکاران GIS روش های مختلفی برای وارد کردن داده ها در یکGIS وجود دارد که در قالب رقومی ذخیره می شود. داده های موجود چاپ شده روی کاغذ یا نقشه های فیلم PET را می توان رقومی یا اسکن کرد. تولید داده های رقومی یک دیجیتایزر داده های برداری را به عنوان یک اپراتور ردیابی نقاط، خطوط و مرزهای چند ضلعی از یک نقشه تولید می کند. اسکن نقشه منجر به داده های رستری می شود که می توانند برای تولید داده های برداری بیشتر پردازش شوند.
داده های نظرسنجی را می توان مستقیماً از مجموعه داده های رقومی وارد GIS کرد سیستم های روی ابزارهای نظرسنجی موقعیت های یک سیستم موقعیت یابی جهانی(GPS) ، یکی دیگر از ابزارهای نظرسنجی، همچنین می تواند مستقیماً درGIS وارد شود.

داده های سنجش از دور نیز نقش مهمی در جمع آوری داده ها ایفا می کنند از سنسورهای متصل به یک پلت فرم حسگرها شامل دوربین، اسکنر رقومی وLIDAR، در حالی که سکوها معمولاً از هواپیما و ماهواره تشکیل شده اند.

تبدیل رستری به برداری

بازسازی داده ها می تواند توسط GIS برای تبدیل داده ها به داده های مختلف انجام شود. فرمت ها به عنوان مثال، GIS ممکن است برای تبدیل نقشه تصویر ماهواره ای به ساختار برداری با ایجاد خطوط در اطراف همه سلول ها با طبقه بندی یکسان در حین تعیین فضای سلولی روابط، مانند مجاورت یا گنجایش استفاده شود.

پردازش داده های پیشرفته تر می تواند با پردازش تصویر، یک تکنیک، در اواخر دهه ۱۹۶۰ توسط ناسا و بخش خصوصی برای ایجاد تضاد ایجاد شد بهبود، رندر رنگ کاذب و انواع تکنیک های دیگر از جمله استفاده از تبدیل فوریه دو بعدی رخ دهد.
از آنجایی که داده های رقومی به روش های مختلف جمع آوری و ذخیره می شوند، این دو منبع داده هستند ممکن است به طور کامل سازگار نباشد. بنابراین GIS باید بتواند داده های جغرافیایی را از یک ساختار به ساختار دیگر تبدیل کند.

پیش بینی ها، سیستم های مختصات و ثبت نام

نقشه مالکیت ملک و نقشه خاک ممکن است داده ها را در مقیاس های مختلف نشان دهد. اطلاعات نقشه

درGIS باید طوری دستکاری شود که ثبت شود یا با آن مطابقت داشته باشد اطلاعات جمع آوری شده از نقشه های دیگر قبل از تجزیه و تحلیل داده های رقومی، آنها ممکن است مجبور به دستکاری های دیگری-تبدیل های فرافکنی و هماهنگی برای به عنوان مثال، که آنها را در یک GIS ادغام می کند شود.

زمین را می توان با مدل های مختلفی نشان داد، که هر یک ممکن است

مجموعه متفاوتی از مختصات (به عنوان مثال، طول جغرافیایی، طول جغرافیایی، ارتفاع) برای هر نقطه مشخص در سطح زمین ارائه دهند. ساده ترین مدل این است که فرض کنیم زمین یک کره کامل است. مانند اندازه گیری های بیشتری از زمین انباشته شده است، مدل های زمین جمع شده اند پیچیده تر و دقیق تر شوند. در واقع، مدل هایی وجود دارد که برای مناطق مختلف زمین اعمال می شود، دقت بیشتری را ارائه می دهد (به عنوان مثال، داده آمریکای شمالی، ۱۹۲۷ – NAD27 – در آمریکای شمالی به خوبی کار می کند، اما در اروپا نه).

طرح ریزی یک جزء اساسی در ساخت نقشه است. طرح ریزی یک ابزار ریاضی برای انتقال اطلاعات از مدلی از زمین، که نشان دهنده یک سطح منحنی سه بعدی، به یک محیط دو بعدی – کاغذ یا کامپیوتر صفحه نمایش پیش بینی های مختلف برای انواع مختلف نقشه ها استفاده می شود. زیرا هر طرح ریزی به ویژه برای کاربردهای خاصی مناسب است. به عنوان مثال، طرح ریزی که به دقت شکل قاره ها را که اندازه نسبی آنها را مخدوش می کند. برای مشاهده پیش‌بینی نقشه اطلاعات بیشتر نشان می دهد.
از آنجایی که بیشتر اطلاعات GIS از نقشه های موجود می آید، یک GIS از آن استفاده می کند قدرت پردازش کامپیوتر برای تبدیل اطلاعات رقومی، جمع آوری شده از منابع با پیش بینی های مختلف و/یا سیستم های مختصات مختلف، به یک مشترک سیستم پیش بینی و مختصات برای تصاویر، این فرآیند اصلاح نامیده می شود.

تحلیل فضایی با GIS

مدل سازی داده ها

ارتباط نقشه تالاب ها با میزان بارندگی ثبت شده در نقاط مختلف مانند فرودگاه ها دشوار است.  ایستگاه های تلویزیونی و دبیرستان ها با این حال، GIS می تواند باشد برای نشان دادن ویژگی های دو و سه بعدی سطح زمین، زیرسطح، و جو از نقاط اطلاعاتی. به عنوان مثال، یک GIS می تواند به سرعت نقشه ای با خطوط همسطح یا خطوطی که مقادیر متفاوتی از بارندگی را نشان می دهد، ایجاد کند. چنین نقشه ای را می توان به عنوان یک نقشه خطوط بارش در نظر گرفت. بسیاری از روش های پیچیده می توانند ویژگی های سطوح را از تعداد محدودی از اندازه گیری های نقطه ای تخمین بزنند. یک نقشه کانتور دو بعدی ایجاد شده از مدل سازی سطح نقطه بارش اندازه گیری ها ممکن است با هر نقشه دیگری در یک پوشش GIS همان منطقه همپوشانی و تحلیل شوند.علاوه بر این، از یک سری نقاط سه بعدی یا مدل رقومی ارتفاع، خطوط isopleths نشان دهنده خطوط ارتفاعی را می توان به همراه شیب ایجاد کرد تجزیه و تحلیل، تسکین سایه دار، و سایر محصولات ارتفاعی. حوزه های آبخیز را می توان به راحتی تعریف کرد. برای هر دسترسی معین، با محاسبه همه مناطق به هم پیوسته و سربالایی از هر داده نقطه مورد علاقه به طور مشابه، حجم مورد انتظار از جایی که آب های سطحی می خواهند به آن سفر کنند جریان های متناوب و دائمی را می توان از داده های ارتفاعی در GIS محاسبه کرد.

مدل سازی توپولوژیکی

آیا در سال های گذشته پمپ بنزین یا کارخانه ای در کنار باتلاق فعالیت می کرد؟ هر در فاصله دو مایلی (۳ کیلومتری) و سربالایی از باتلاق؟ یک GIS می تواند تشخیص دهد و روابط فضایی موجود در داده های مکانی ذخیره شده رقومی را تجزیه و تحلیل کند. این روابط توپولوژیک اجازه می دهد تا مدل سازی و تحلیل فضایی پیچیده انجام شود. روابط توپولوژیکی بین موجودات هندسی به طور سنتی شامل مجاورت است(آنچه به چه چیزی ملحق می شود)، مهار (آنچه چه چیزی را در بر می گیرد) و مجاورت (چقدر چیزی نزدیک به چیز دیگری است).

شبکه ها

اگر همه کارخانه های نزدیک به یک تالاب به طور تصادفی مواد شیمیایی را همزمان به رودخانه رها می کردند

زمان، چقدر طول می کشد تا یک آلاینده مخرب به آن برسد وارد ذخیره تالاب شوید؟ یک GIS می تواند مسیریابی مواد را در طول یک شبکه خطی شبیه سازی کند. مقادیری مانند شیب، محدودیت سرعت یا قطر لوله را می توان در آن گنجاند مدل سازی شبکه به منظور نمایش دقیق تر جریان پدیده. مدل سازی شبکه معمولاً در برنامه ریزی حمل و نقل، هیدرولوژی مدل سازی و مدل سازی زیرساخت استفاده می شود.

مدل سازی کارتوگرافی

«مدل سازی نقشه کشی» (احتمالاً) توسط دانا تاملین در پایان نامه دکترای خود ابداع شد و بعدها در کتاب خود که این اصطلاح را در عنوان دارد. مدل سازی کارتوگرافی به فرآیندی اشاره دارد که در آن چندین لایه موضوعی از یک منطقه ، پردازش، و تجزیه و تحلیل تولید می شود. تاملین از لایه های رستری استفاده کرد، اما روش همپوشانی می توان به طور کلی تر استفاده کرد. عملیات روی لایه های نقشه را می توان در الگوریتم ها ، و در نهایت به مدل های شبیه سازی یا بهینه سازی ترکیب کرد.

پوشش نقشه

ترکیبی از دو مجموعه داده مکانی مجزا (نقاط، خطوط یا چندضلعی) به یک مجموعه داده بردار خروجی جدید ایجاد کند. این همپوشانی ها شبیه پوشش ها نمودار ون ریاضی هستند. یک همپوشانی اتحادیه ویژگی های جغرافیایی و جداول ویژگی ها هر دو ورودی به یک خروجی جدید را ترکیب می کند. یک پوشش متقاطع ناحیه ای را که هر دو ورودی را در آن وارد می کنند، مشخص می کند همپوشانی دارند و مجموعه ای از فیلدهای ویژگی را برای هر کدام حفظ می کند. یک تفاوت متقارن رویهم قرارگیری یک ناحیه خروجی را تعریف می کند که شامل مساحت کل هر دو ورودی به جز ناحیه همپوشانی است.

استخراج داده ها یک فرآیند GIS شبیه به پوشش برداری است، اگرچه می توان از آن در تجزیه و تحلیل داده های برداری یا رستری استفاده کرد. به جای ترکیب ویژگی ها و ویژگی های هر دو مجموعه داده، استخراج داده ها است شامل استفاده از کلیپ یا ماسک برای استخراج ویژگی های یکی است مجموعه داده ای که در محدوده فضایی مجموعه داده دیگری قرار می گیرد.

در تجزیه و تحلیل داده های رستری، همپوشانی مجموعه داده ها از طریق یک فرآیند به عنوان عملیات محلی روی چندرستر یا جبر نقشه از طریق یک تابع شناخته می شود که مقادیر هر ماتریس رستری را ترکیب می کند. این تابع ممکن است وزن کمی داشته باشد از طریق استفاده از یک مدل شاخص که منعکس کننده تأثیر آن است، بیش از دیگران عوامل مختلف بر یک پدیده جغرافیایی ورودی می دهد.

کارتوگرافی خودکار

کارتوگرافی رقومی و GIS هر دو روابط فضایی را به صورت ساختاریافته رمزگذاری می کنند نمایندگی های رسمی GIS در مدلسازی کارتوگرافی رقومی به صورت (نیمه خودکار) فرآیند ساخت نقشه ها، به اصطلاح نقشه برداری خودکار استفاده می شود. در عمل، آن را می تواند زیرمجموعه ای از یک GIS باشد که در آن معادل مرحله تجسم است، زیرا در بیشتر موارد تمام قابلیت های GIS استفاده می شود. محصولات کارتوگرافی می تواند چه به صورت رقومی و چه در قالب چاپی باشد. تکنیک های تجزیه و تحلیل قدرتمند با انواع مختلف

نمایش داده ها می تواند نقشه های باکیفیت بالارا در مدت زمان کوتاهی تولیدکند. مشکل اصلی درکارتوگرافی

خودکار استفاده از یک مجموعه واحد از داده ها برای تولید چندگانه است محصولات در مقیاس های مختلف، تکنیکی که به عنوان تعمیم شناخته می شود.

زمین آمار

زمین آمار یک تحلیل الگوی نقطه ای است که پیش بینی های میدانی را از نقاط داده تولید می کند. این راهی برای نگاه کردن به آمار است ویژگی های آن داده های خاص متفاوت از کاربردهای عمومی آمار است.زیرا از نمودار تئوری و جبر ماتریسی برای کاهش تعداد پارامترها در داده ها استفاده می کند. فقط ویژگی‌های مرتبه دوم داده‌های GIS تجزیه و تحلیل می‌شوند.

هنگامی که پدیده ها اندازه گیری می شوند، روش های مشاهده دقت را دیکته می کنند از هر تحلیل بعدی با توجه به ماهیت داده ها (به عنوان مثال الگوهای ترافیک در یک محیط شهری؛ الگوهای آب و هوا بر فرازاقیانوس آرام)، درجه دقت ثابت یا پویا است  همیشه در اندازه گیری گم می شود. این از دست دادن دقت ازمقیاس وتوزیع مجموعه داده ها تعیین می شود.

ژئوکدینگ آدرس

ژئوکدینگ محاسبه مکان های فضایی (مختصات X,Y) از آدرس خیابان ها است. یک موضوع مرجع برای ژئوکد کردن آدرس‌های فردی، مانند یک جاده، مورد نیاز فایل خط مرکزی با محدوده آدرس مکان های آدرس فردی درون یابی می شوند، یا با بررسی محدوده آدرس در امتداد یک بخش جاده تخمین زده می شود. اینها معمولاً

به صورت جدول یا پایگاه داده ارائه می شوند. سپس GIS یک نقطه قرار می دهد تقریباً جایی که آن آدرس در امتداد بخش خط مرکزی قرار دارد. برای به عنوان مثال، یک نقطه آدرس ۵۰۰ در نقطه میانی یک پاره خط خواهد بود که با آدرس ۱ شروع می شود. و به آدرس ۱۰۰۰ ختم می شود. رمزگذاری جغرافیایی همچنین می تواند در برابر داده های بسته واقعی، معمولاً از نقشه های مالیاتی شهرداری اعمال شود. در این مورد، نتیجه ژئوکدینگ فضایی است که در واقع بر خلاف یک نقطه درون یابی قرار گرفته است.

لازم به ذکر است که چندین اخطار (بالقوه خطرناک) وجود دارد که وجود دارد اغلب هنگام استفاده از درون یابی نادیده گرفته می شود.

ژئوکدینگ معکوس

ژئوکدینگ معکوس فرآیند بازگرداندن شماره آدرس خیابان تخمین زده شده است همانطور که به یک مختصات داده شده مربوط می شود. به عنوان مثال، کاربر می تواند روی خط مرکزی جاده کلیک کند موضوع (در نتیجه ارائه یک مختصات) و اطلاعات آن را برگرداند منعکس کننده تعداد تخمینی خانه است. این شماره خانه از یک محدوده اختصاص داده شده درون یابی می شود به آن بخش جاده اگر کاربر در نقطه میانی یک بخش کلیک کند که با آدرس ۱ شروع می شود و با ۱۰۰ خاتمه می یابد، مقدار بازگشتی نزدیک به ۵۰ خواهد بود. توجه داشته باشید که ژئوکدینگ معکوس آدرس‌های واقعی را برمی‌گرداند، فقط تخمین‌هایی از آنچه باید باشد بر اساس محدوده از پیش تعیین شده وجود دارد.

خروجی داده و کارتوگرافی

کارتوگرافی طراحی و تولید نقشه ها یا نمایش تصویری داده های مکانی است. اکثریت قریب به اتفاق مدرن

نقشه کشی با کمک کامپیوتر انجام می شود، معمولاً از GIS استفاده می کنند. اکثر نرم افزارهای GIS کنترل قابل توجهی را بیش از ظاهر داده ها به کاربر می دهند.

کار نقشه کشی دو کارکرد عمده دارد

اول، گرافیکی را روی صفحه یا روی کاغذ تولید می کند که نتایج را منتقل می کند تجزیه و تحلیل برای افرادی که در مورد منابع تصمیم می گیرند. نقشه های دیواری و غیره گرافیک می تواند تولید شود و به بیننده اجازه می دهد تا تصویر را تجسم کند و در نتیجه آن نتایج تجزیه و تحلیل یا شبیه سازی رویدادهای بالقوه را درک کند. سرورهای نقشه وب توزیع نقشه های تولید شده از طریق مرورگرهای وب با استفاده از پیاده سازی های مختلف مبتنی بر وب رابط های برنامه نویسی کاربردی (AJAX، جاوا، فلش، و غیره) تسهیل می کنند. دوم،

سایر اطلاعات پایگاه داده را می توان برای تجزیه و تحلیل یا استفاده بیشتر تولید کرد. به عنوان مثال فهرستی از تمام آدرس‌ها در فاصله یک مایلی (۱٫۶ کیلومتری) از نشت سمی است.

تکنیک های نمایش گرافیکی

نقشه های سنتی انتزاعی از دنیای واقعی هستند، نمونه ای از عناصر مهم روی یک ورق کاغذ با نمادهایی برای نشان دادن اشیاء فیزیکی به تصویر کشیده شده است. افرادی که از نقشه ها استفاده می کنند باید این نمادها را تفسیر کنند. نقشه های توپوگرافی شکل زمین را سطح با خطوط کانتور نشان می دهد ؛ شکل واقعی زمین را فقط در می توان چشم ذهن دید.

امروزه تکنیک های نمایش گرافیکی مانند سایه زنی بر اساس ارتفاع در GIS می تواند ایجادکند، روابط بین عناصر نقشه قابل مشاهده است که توانایی فرد برای استخراج و تجزیه و تحلیل را افزایش می دهد. اطلاعات به عنوان مثال، دو نوع داده در یک GIS برای تولید نمای پرسپکتیو بخشی از شهرستان سن متئو، کالیفرنیا ترکیب شدند.

مدل رقومی ارتفاع، متشکل از ارتفاعات سطح ثبت شده در ۳۰- شبکه افقی متر، ارتفاعات بالا را سفید و ارتفاع کم را سیاه نشان می دهد. در تصویر لندست نقشه انتزاعی تصویری مادون قرمز با رنگ کاذب را نگاه کردن به همان منطقه در پیکسل های ۳۰ متری، یا عناصر تصویر، برای مختصات یکسان نقاط، پیکسل به پیکسل، به عنوان اطلاعات ارتفاع نشان می دهد. یک GIS برای ثبت و ترکیب دو تصویر برای ارائه نمای پرسپکتیو سه بعدی با نگاه کردن به گسل سان آندریاس، با استفاده از موضوعی استفاده شد. پیکسل‌های تصویر را نقشه‌برداری می‌کنند، اما با استفاده از ارتفاع شکل‌های زمین سایه‌زنی می‌کنند. نمایشگر GIS به نقطه دید ناظر و زمان نمایشگر بستگی دارد تا به درستی سایه های ایجاد شده توسط پرتوهای خورشید در آن عرض جغرافیایی، طول جغرافیایی و زمان از روز نمایش داده شود.

فضای ETL

ابزارهای فضایی ETL عملکرد پردازش داده های سنتی Extract، Transform، بارگذاری نرم افزار (ETL) ، اما با تمرکز اولیه بر توانایی مدیریت داده های مکانی فراهم می کنند. کاربران GIS با قابلیت ترجمه داده ها بین مختلف استانداردها و فرمت های اختصاصی، در حالی که از نظر هندسی داده ها را در مسیر تبدیل می کند.

نرم افزار GIS

اطلاعات جغرافیایی قابل دسترسی، انتقال، تبدیل، پوشش، پردازش و با استفاده از نرم افزارهای کاربردی متعدد نمایش داده می شود. در داخل صنعت پیشنهادات تجاری از شرکت‌هایی مانند ESRI و Mapinfo غالب است و یک مجموعه کامل ابزار ادارات دولتی و نظامی اغلب از نرم افزارهای سفارشی استفاده می کنند، محصولات منبع باز، مانند Gram++، GRASS، یا محصولات تخصصی تر که نیاز کاملاً تعریف شده را برآورده می کنند. ابزارهای رایگان برای مشاهده مجموعه داده های GIS و دسترسی عمومی به آن اطلاعات جغرافیایی تحت سلطه منابع آنلاین مانند Google Earth و نقشه برداری تعاملی وب وجود دارد.

در ابتدا تا اواخر دهه ۱۹۹۰، زمانی که داده‌های GIS بیشتر بر اساس اطلاعات بزرگ بود کامپیوترها و برای نگهداری سوابق داخلی استفاده می شد، نرم افزار یک محصول مستقل بود. با این حال با افزایش دسترسی به اینترنت و شبکه ها و تقاضا برای توزیع شده داده های جغرافیایی رشد کرد، نرم افزار GIS به تدریج چشم انداز خود را به تحویل داده تغییر داد از طریق یک شبکه نرم‌افزار GIS در حال حاضر معمولاً به صورت ترکیبی از قابلیت‌های تعاملی مختلف به بازار برنامه ها و API ها عرضه می‌شود.

ایجاد داده

پردازش نرم افزار GIS برای وظیفه آماده سازی داده ها برای استفاده در یک GIS استفاده می شود. این داده های جغرافیایی خام یا قدیمی را به فرمتی قابل استفاده توسط GIS تبدیل می کند محصولات برای مثال ممکن است نیاز باشد که یک عکس هوایی با استفاده از آن کشیده شود فتوگرامتری به طوری که پیکسل های آن با درجه بندی طول و عرض جغرافیایی همسو می شوند.

این را می توان از تغییرات انجام شده در نرم افزار تجزیه و تحلیل GIS با این واقعیت متمایز کرد که دائمی، پیچیده تر و وقت گیر هستند. بنابراین، تخصصی نرم افزارهای سطح بالا معمولاً توسط افراد ماهر در پردازش GIS استفاده می شود. جنبه های علوم کامپیوتر برای رقومی کردن و تجزیه و تحلیل جغرافیای خام داده ها را می توان در بسیاری از برنامه های کاربردی پایگاه داده استاندارد و صفحه گسترده ویرایش کرد و در برخی موارد تا زمانی که برای قالب بندی صحیح داده ها دقت شود، ممکن است از ویرایشگر متن استفاده شود. پایگاه داده جغرافیایی یک پایگاه داده با پسوندهایی برای ذخیره سازی، پرس و جو و دستکاری اطلاعات جغرافیایی و داده های مکانی است.

مدیریت و تحلیل

نرم افزار تجزیه و تحلیل GIS داده های GIS را می گیرد و روی هم می گذارد یا در غیر این صورت آنها را ترکیب می کند که داده ها را می توان به صورت بصری تجزیه و تحلیل کرد. می تواند یک نقشه دقیق یا تصویری که برای برقراری ارتباط استفاده می شود، ایده یا مفهوم با توجه به منطقه مورد علاقه را خروجی دهد. این معمولاً توسط افرادی که آموزش نقشه کشی، جغرافیا دیده اند استفاده می شود یا یک متخصص GIS به عنوان این نوع کاربرد پیچیده است و تسلط بر آن کمی زمان می برد. نرم افزار تبدیل بر روی داده های رستری و برداری گاهی اوقات داده های متفاوت، سیستم شبکه ای یا سیستم مرجع، در یک تصویر منسجم اجرا می کند. همچنین می تواند تغییرات را در طول زمان در درون یک ناحیه تجزیه و تحلیل کند. این نرم افزار مرکزی برای تجزیه و تحلیل حرفه ای و ارائه داده های GIS است. به عنوان مثال می توان به خانواده ArcGIS از برنامه های ESRI GIS، Smallworld، Gram++ و GRASS اشاره کرد.

آماری

نرم افزار آماری GIS از پرس و جوهای پایگاه داده استاندارد برای بازیابی داده ها و تجزیه و تحلیل داده ها برای تصمیم گیری استفاده می کند. به عنوان مثال، می توان از آن برای تعیین چند نفر از درآمد بیش از ۶۰۰۰۰ نفر

دریک بلوک زندگی می کنند استفاده کرد. داده ها گاهی اوقات ممکن است به جای داده‌های ژئودتیکی،باکد های پستی و مکان‌های خیابان ارجاع داده می‌شود. این مورد استفاده دانشمندان کامپیوتر و آماردانان با مهارت های علوم کامپیوتر، با یک هدف از مشخص کردن یک منطقه برای بازاریابی یا تصمیمات حاکم قرار می گیرد. DBMS استاندارد می تواند یا نرم افزار تخصصی آماری GIS مورد استفاده قرار گیرد. اینها بارها بر روی سرورها تنظیم می شوند تا بتوان آنها را با مرورگرهای وب پرس و جو کردبه عنوان مثال می توان به MySQL یا ArcSDE اشاره کرد.

خوانندگان

خوان‌های GIS برنامه‌های کاربردی رایانه‌ای هستند که به کاربران اجازه می‌دهند به راحتی نقشه‌های رقومی را مشاهده کنند و همچنین داده‌های مدیریت‌شده توسط GIS را مشاهده و جستجو کنند. طبق تعریف،آنها معمولاً امکان ویرایش بسیار کمی از نقشه یا داده های نقشه اساسی را می دهند. خوانندگان می توانند برنامه‌های مستقل معمولی که نیاز به نصب محلی دارند، اگرچه اغلب برای این منظور طراحی شده‌اند برای دسترسی به اطلاعات مربوطه به سرورهای داده از طریق اینترنت متصل شوند. اطلاعات خوانندگان همچنین می توانند به عنوان یک برنامه جاسازی شده در یک صفحه وب گنجانده شوند. رفع نیاز به نصب محلی خوانندگان به گونه ای طراحی شده اند که نسبتاً ساده و آسان برای استفاده و همچنین رایگان باشند.

Web API

این تکامل سندهایی است که با اکثر سیستم های اولیه GIS رایج بود. یک رابط برنامه نویسی کاربردی (Application Programming Interface) مجموعه ای از برنامه های فرعی است که برای انجام یک کار خاص API های GIS برای مدیریت داده های GIS برای تحویل آن به مرورگروب طراحی شده اند مشتری از یک سرور GIS آنها با سندرایج زبانی مانند VBA یا جاوا اسکریپت مورد استفاده قرارمی گیرند. آنها برای ایجاد یک سیستم سرور برای تحویل استفاده می شوند GIS که قرار است از طریق اینترانت در دسترس قرار گیرد.

GIS توزیع شده

GIS توزیع شده به سیستم های اطلاعات جغرافیایی مربوط می شود همه اجزای سیستم را در یک مکان فیزیکی نداشته باشند. این می تواند پردازش، پایگاه داده، رندر یا رابط کاربری باشد. نمونه هایی از توزیع شده

سیستم های GIS مبتنی بر وب، GIS موبایل، GIS شرکتی و محاسبات GRID هستند.

موبایل GIS

GIS پیاده سازی های زیادی در دستگاه های تلفن همراه دیده است. با فراگیر شدن پذیرشGPS،GIS برای جمع‌آوری و ادغام داده‌ها در میدان استفاده شده است.

نرم افزار متن باز GIS

بسیاری از وظایف GIS را می توان با نرم افزار منبع باز GIS انجام داد که عبارتند از: به صورت رایگان از طریق دانلودهای اینترنتی در دسترس است. با استفاده گسترده از فرمت های داده های غیر اختصاصی و باز مانند فرمت Shape File برای داده های برداری و فرمت Geotiff برای داده های رستری، و همچنین پذیرش استانداردهای OGC برای سرورهای شبکه، توسعه نرم افزار منبع باز به ویژه برای وب و وب به تکامل خود ادامه می دهد. برنامه های کاربردی سرویس گرا نرم افزار منبع باز GIS معروف شامل GRASS GIS،Quantum GIS، MapServer، uDig، OpenJUMP، gvSIG و بسیاری دیگرنرم افزارهای دیگر می باشد. PostGIS یک جایگزین منبع باز برای پایگاه های داده جغرافیایی مانند Oracle Spatial وArcSDE می باشد.

آینده GIS

بسیاری از رشته ها می توانند از فناوریGIS بهره مند شوند. بازار GIS فعال منجر به کاهش هزینه ها و بهبود مستمر در سخت افزار و نرم افزار شد. اجزای GIS این پیشرفت ها منجر به استفاده بسیار گسترده تر از فناوری در سراسر علم، دولت، تجارت و صنعت خواهد شد. برنامه های کاربردیGIS از جمله بهداشت عمومی، نقشه برداری جرم و جنایت، دفاع ملی، پایدار توسعه، کشاورزی، توسعه روستایی، منابع طبیعی، معماری منظر، باستان شناسی،برنامه ریزی منطقه ای و اجتماعی، حمل و نقل و تدارکات شد. GIS همچنین در حال انحراف به خدمات مبتنی بر مکان (LBS) است. LBS به GPS اجازه می دهد دستگاه های تلفن همراه را فعال کرد مکان خود را در رابطه با دارایی های ثابت (نزدیک ترین رستوران، پمپ بنزین، پلیس ایستگاه نشان دهد)، دارایی های سیار (دوستان، فرزندان، ماشین پلیس) یا انتقال موقعیت خود به سرور مرکزی برای نمایش یا پردازش دیگر این خدمات همچنان به توسعه با افزایش ادغام عملکرد GPS با موبایل قدرتمند وسایل الکترونیکی مانند تلفن های همراه، رایانه های شخصی، لپ تاپ ها است.

نقشه برداری وب

در سال های اخیر انفجاری از برنامه های نقشه برداری در وب مانند Google Maps و LiveMaps وجود داشته است. این وب سایت ها به عموم مردم می دهند دسترسی به عظیم مقدار داده های جغرافیایی با تاکید بر عکس های هوایی. برخی از آنها، مانند Google Maps، یک API را در معرض دید کاربران قرار دهید که به کاربران امکان ایجاد برنامه های کاربردی سفارشی را می دهد. این فروشندگان برنامه‌ها نقشه‌های خیابانی و تصاویر هوایی/ ماهواره‌ای را ارائه می‌دهند که از این موارد ویژگی هایی مانند ژئوکدینگ، جستجو، و عملکرد مسیریابی پشتیبانی می‌کنند. برخی از برنامه های GIS نیز برای انتشار اطلاعات جغرافیایی در وب وجود دارد که شامل MapInfo’s MapXtreme، Intergraph’s GeoMedia WebMap، ESRI’s ArcIMS، ArcGIS سرور، Mapguide AutoDesk و MapServer منبع باز هستند.

بررسی تغییرات جهانی با GIS

نقشه ها به طور سنتی برای کشف زمین و بهره برداری از آن استفاده می شده است منابع فناوری GIS به عنوان یک گسترش علم نقشه‌کشی، باعث ارتقاء آن شده است. کارایی و قدرت تحلیل نقشه برداری سنتی اکنون به عنوان جامعه علمی با شناخت پیامدهای زیست محیطی فعالیت های انسانی، فناوری GIS تبدیل شدن به یک ابزار ضروری در تلاش برای درک روند تغییرات جهانی می باشد. نقشه های مختلف و منابع اطلاعات ماهواره ای می توانند در حالت هایی با هم ترکیب شوند که فعل و انفعالات سیستم های پیچیده طبیعی شبیه سازی شوند.

از طریق تابعی به نام تجسم، می توان از GIS برای تولید تصاویر استفاده کرد – نه فقط نقشه ها، بلکه نقشه ها،انیمیشن ها و سایر محصولات نقشه برداری اینها تصاویر به محققان این امکان را می دهند که سوژه های خود را به گونه ای مشاهده کنندکه به معنای واقعی کلمه هرگز چنین قبلاً دیده شده نبوده است. تصاویر اغلب به همان اندازه در انتقال مفاهیم فنی موضوعات مطالعاتی GIS به غیر دانشمندان مفید هستند.

افزودن بعد زمان

وضعیت سطح زمین، اتمسفر و زیر سطح زمین را می توان توسط تغذیه داده های ماهواره ای به یک GIS فناوری GIS به محققان این امکان توانایی بررسی تغییرات در فرآیندهای زمین در طول روز، ماه و سال را می دهد. به عنوان مثال، تغییرات در پوشش گیاهی در طول یک فصل رشد را می توان متحرک کرد برای تعیین زمان خشکسالی در یک منطقه خاص. گرافیک به دست آمده، به عنوان یک نرمال شناخته می شود شاخص پوشش گیاهی، نشان دهنده یک معیار تقریبی است سلامت گیاه کار با دو متغیر در طول زمان به محققان این امکان را می دهد که منطقه ای را شناسایی کنند تفاوت در فاصله بین کاهش بارندگی و تأثیر آن بر زندگی گیاهی. فناوری GIS و در دسترس بودن داده های دیجیتال در مقیاس منطقه ای و جهانی چنین تحلیل هایی را امکان پذیر می کند. خروجی سنسور ماهواره ای که برای تولید پوشش گیاهی استفاده می شود گرافیک توسط رادیومتر با وضوح بسیار بالا پیشرفته (AVHRR) تولید شده است.

این سیستم حسگر مقادیر انرژی منعکس شده از سطح زمین را در سراسر زمین باندهای مختلف طیف برای مساحت سطح حدود ۱ کیلومتر مربع تشخیص می دهد. در سنسور ماهواره ای دو بار در روز تصاویری از یک مکان خاص روی زمین تولید می کند. AVHRRتنها یکی از بسیاری از سیستم های حسگر مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل سطح زمین است.

GIS و فناوری مربوطه کمک زیادی به مدیریت و تجزیه و تحلیل می کند این حجم زیادی از داده ها، امکان درک بهتر فرآیندهای زمینی و مدیریت بهتر فعالیت های انسانی برای حفظ نشاط اقتصادی جهان و کیفیت محیطی را فراهم می کند.

معناشناسی و GIS

ابزارها و فن آوری های پدید آمده از فعالیت وب معنایی W3C هستند برای مشکلات یکپارچه سازی داده ها در سیستم های اطلاعات مفید است. متقابلاً، چنین فناوری هایی به عنوان وسیله ای برای تسهیل قابلیت همکاری و داده ها استفاده مجدد در میان برنامه های GIS و همچنین فعال کردن مکانیسم های جدید برای تجزیه و تحلیل پیشنهاد شده اند.

GIS و جامعه

با رواج GIS در تصمیم گیری، محققان شروع به بررسی مفاهیم اجتماعی GIS بحث شده که تولید، توزیع،استفاده و نمایش اطلاعات جغرافیایی تا حد زیادی به هم مرتبط با بافت اجتماعی هستند. به عنوان مثال، برخی از محققان نگران این هستند که GIS ممکن است استفاده نادرست برای آسیب رساندن به جامعه سایر موضوعات مرتبط شامل بحث در مورد حق چاپ، حریم خصوصی و سانسور یک رویکرد اجتماعی خوشبینانه تر برای پذیرش GIS استفاده از آن به عنوان ابزاری برای مشارکت عمومی کار کردند.

استانداردهای کنسرسیوم فضایی باز (OGC)

کنسرسیوم فضایی باز (OGC) یک کنسرسیوم صنعتی بین المللی است.۳۳۴ شرکت، سازمان های دولتی و دانشگاه ها در یک اجماع فرآیند توسعه مشخصات پردازش جغرافیایی در دسترس عموم شرکت می کنند. رابط ها و پروتکل های تعریف شده توسط OpenGIS Specifications از راه حل های تعاملی پشتیبانی می کند،که وب، خدمات بی سیم و مبتنی بر مکان، و جریان اصلی فناوری اطلاعات را فعال و توانمند می کند. توسعه دهندگان فناوری اطلاعات و خدمات مکانی پیچیده را در دسترس قرار دهند و با انواع برنامه ها پروتکل های کنسرسیوم زمین فضایی باز (OGC)مفید است. شامل خدمات نقشه وب (WMS) و خدمات ویژگی وب (WFS) می شود.

محصولات GIS توسط OGC بر اساس نحوه تقسیم بندی به دو دسته تقسیم می شوند نرم افزار به طور کامل و دقیق از مشخصات OGC پیروی می کند. محصولات سازگار محصولات نرم افزاری هستند که با مشخصات OpenGIS OGC مطابقت دارند. وقتی یک محصول از طریق برنامه تست OGC تست شده و مطابق با آن تأیید شده است، محصول به طور خودکار به عنوان سازگار در این سایت ثبت می شود.

محصولات پیاده سازی، محصولات نرم افزاری هستند که مشخصات OpenGIS را پیاده سازی می کنند اما هنوز تست انطباق را قبول نکرده اند،تست های انطباق برای همه مشخصات موجود نیست. توسعه دهندگان می توانند محصولات خود را به عنوان اجرا ثبت ، پیش نویس یا مشخصات تأیید شده، اگرچه OGC این حق را برای خود محفوظ می دارد که هر ورودی را بررسی و تأیید کند.

خلاصه

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) توسط چند رشته به عنوان ابزاری برای مدیریت داده های مکانی در یک محیط جغرافیایی استفاده می شود. عناصر اساسی سیستم اطلاعات جغرافیایی شامل سخت افزار، نرم افزار، داده و نرم افزار زنده است. GISیکی از ابزار مهم برای تصمیم گیری در محیط حل مسئله در برخورد با اطلاعات جغرافیا است.

کلید واژه: هوش مکانی، جی آی اس، ونوس نصیرفام، داده رستری، بردار،رقومی،وکسل،وب جی آی اس، SQL،نقاط،چندضلعی،نرم افزار GIS،وب، کارتوگرافی،گوگل ارث،خطوط،گرافیکی، OpenGIS،موبایل GIS.