یک زیرساخت IT منبع باز مشترک برای بهینه سازی فرآیند جمع آوری داده های زمین شناسی، یکپارچه سازی، اعتبار سنجی و اشتراک گذاری طراحی و اجرا شده است. در مرحله اول، جمع آوری داده های میدانی توسط چندین کاربر با استفاده از ابزارهای رایگان و منبع باز مبتنی بر GIS برای دستگاه های تلفن همراه با توجه به ساختار پایگاه داده از پیش تعریف شده انجام می شود. سپس، یکپارچه سازی داده ها به طور خودکار در یک سرور مرکزی انجام می شود، جایی که اطلاعات زمین شناسی جمع آوری شده ذخیره و تایید می شود. در نهایت، داده ها از طریق اینترنت به اشتراک گذاشته می شوند و اطلاعات به روز را در اختیار کاربران قرار می دهند. زیرساخت فناوری اطلاعات در حال حاضر برای انجام بررسی ها برای تحقق نقشه زمین شناسی “برشیا” در نقشه زمین شناسی جدید ایتالیا، در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰ (پروژه CARG) استفاده می شود. کاربران فقط موظفند برنامه جمع آوری داده های میدانی را بر روی دستگاه های تلفن همراه خود اجرا کنند، ویژگی های هندسی مختلف را به لایه های موضوعی از پیش تعریف شده اضافه کنند و فرم های گفتگو را با اطلاعات مورد نیاز پر کنند تا داده های ساختار یافته و جغرافیایی جدید را در پایگاه داده مرکزی ذخیره کنند. مزیت اصلی زیرساخت فناوری اطلاعات پیشنهادی تضمین تداوم عملیاتی بین بررسی‌های میدانی و نهایی‌سازی نقشه‌های زمین‌شناسی یا زمین‌تئوماتیک با استفاده از ابزارهای جمع‌آوری داده‌های میدانی است که هم آنلاین و هم آفلاین برای اطمینان از انعطاف‌پذیری کلی سیستم عملیاتی هستند.
کلید واژه ها:
فناوری اطلاعات جغرافیایی ; زیرساخت فناوری اطلاعات ; داده های زمین شناسی ؛ FOSS ; GIS ; پروژه CARG ; QField _ پایتون
۱٫ مقدمه
نقشه های زمین شناسی از جمله ابزارهای استراتژیک برای برنامه ریزی سرزمینی و مدیریت زیست محیطی پایدار هستند. در عین حال، نقشه‌های موضوعی نشان‌دهنده تکامل و تعمیق نقشه‌های زمین‌شناسی در زمینه‌های کاربردی خاص (ژئومورفولوژی، زمین‌شناسی مهندسی، هیدروژئولوژی، ژئوفیزیک و غیره) است و هدف آن ارائه اطلاعات ضروری بیشتر برای یک دیدگاه بین‌رشته‌ای با حوزه‌های مختلف است. تحقیقات و کاربردها، مانند تجزیه و تحلیل خطرات و خطرات طبیعی، ارزیابی اثرات زیست‌محیطی، آسیب‌پذیری آب‌های زیرزمینی، و غیره. انتقال از رویکردهای سنتی به رویکردهای مبتنی بر فناوری دیجیتال در نقشه‌برداری زمین‌شناسی و زمین‌تئوماتیک، اکنون با استفاده از دستگاه‌هایی که به طور فزاینده‌ای در دسترس و کاربرپسند هستند، امکان‌پذیر شده است. برنامه های کاربردی، و استفاده از آنها دیگر فقط یک گزینه نیست، بلکه یک نیاز است.
در ایتالیا، پروژه CARG (کارتوگرافی زمین شناسی) در سال ۱۹۸۸ با هدف بهبود نقشه ملی زمین شناسی ملی ایتالیا (در مقیاس ۱:۱۰۰۰۰۰) آغاز شد و در حال حاضر توسط ISPRA (Istituto Superiore Protezione Ricerca Ambientale-Institute for) انجام می شود. حفاظت از محیط زیست و تحقیقات) با مشارکت سازمان های دولتی منطقه ای و همچنین موسسات تحقیقاتی و دانشگاه ها. در پایان، پروژه CARG 636 نقشه زمین‌شناسی و زمین‌تئوماتیک جدید را در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰ ارائه می‌کند که کل قلمرو ملی را پوشش می‌دهد. اگرچه پروژه CARG در سال ۱۹۸۸ با رویکرد سنتی نقشه برداری زمین شناسی آغاز شد، اما در سال های بعد پایگاه داده دیجیتالی متشکل از موضوعات و جداول مختلف طراحی و اجرا شد.۱ ، ۲ ]. با این حال، تا آنجا که نویسندگان می‌دانند، هنوز هیچ مدل مفهومی برای پیاده‌سازی ابزارهای مشارکتی برای نقشه‌برداری دیجیتالی که برای جمع‌آوری و اشتراک‌گذاری داده‌های زمین‌شناسی در چارچوب پروژه CARG استفاده می‌شود، پیشنهاد نشده است.
نقش مرکزی سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) در ایجاد پایگاه های اطلاعاتی مکانی یک واقعیت غیرقابل انکار است [ ۳ ، ۴ ، ۵ ]. کاربردهای GIS در دهه ۱۹۸۰ با انتشار اولین بسته های تجاری GIS، مانند ARC/INFO که توسط موسسه تحقیقات سیستم محیطی (ESRI) توسعه یافت، و سپس GRASS (سیستم پشتیبانی تجزیه و تحلیل منابع جغرافیایی)، اولین نرم افزار رایگان و منبع باز، شکوفا شد. (FOSS) برای GIS، در دسترس قرار گرفت [ ۶]. ظهور فن آوری های وب و تلفن همراه به طور ذاتی به توسعه نقشه برداری وب مشترک و اطلاعات جغرافیایی داوطلبانه (VGI) دامن زد. علاوه بر این، برنامه‌ها و فن‌آوری‌های GIS وب و موبایل به طور فزاینده‌ای توسط جامعه علمی برای جمع‌آوری و ویرایش داده‌ها به طور مستقیم در میدان، و همچنین ژئوکد و آپلود رسانه و متن در زمان واقعی برای پر کردن پایگاه‌های داده مشترک در وب استفاده می‌شوند [ ۳ ، ۴ ، ۷ ، ۸ ، ۹ ، ۱۰ ، ۱۱ ، ۱۲]. برای این اهداف، در دسترس بودن دستگاه های تلفن همراه اخیر (تبلت ها و تلفن های هوشمند) با قابلیت های سخت افزاری و نرم افزاری کافی برای پشتیبانی از عملیات برنامه های کاربردی مبتنی بر GIS برای جمع آوری داده های میدانی، بسیار مهم است. مدل‌های اخیر شامل بسیاری از حسگرها (به عنوان مثال، دوربین‌ها، مغناطیس‌سنج، شتاب‌سنج، ژیروسکوپ، کلینومتر، و GPS) هستند و بنابراین می‌توانند به عنوان یک ابزار کارآمد برای بررسی‌های زمین‌شناسی در زمینه ارائه پیشرفت‌های قابل توجهی برای جمع‌آوری داده‌های دقیق‌تر استفاده شوند [ ۱۳ ، ۱۴ ] .
هدف این مطالعه ارائه زیرساخت فناوری اطلاعات (IT) مبتنی بر فناوری‌های مکانی منبع باز است که برای پشتیبانی از پروژه CARG با امکان جمع‌آوری داده‌های مشترک، ویرایش، اعتبارسنجی، یکپارچه‌سازی و اشتراک‌گذاری طراحی شده است. به طور خاص، این زیرساخت برای بهبود تداوم زمانی بین فرآیندهای مختلف اعم از بررسی‌های میدانی و جمعیت پایگاه داده گرفته تا تفسیر و اعتبارسنجی داده‌ها و نهایی‌سازی نقشه‌های زمین‌شناسی و زمین‌همتیک تلاش می‌کند. پس از مقدمه‌ای کوتاه بر نرم‌افزار متن‌باز و رایگان مورد استفاده در این مطالعه، این مقاله مروری بر دو مؤلفه اصلی زیرساخت فناوری اطلاعات ارائه می‌کند و یک مطالعه موردی کاربردی را توصیف می‌کند. زیرساخت فناوری اطلاعات برای پشتیبانی از جمع آوری داده های میدانی به شرح زیر است. اولا، ساختار پایگاه داده در یک محیط GIS تعریف و پیاده‌سازی می‌شود تا بسته‌بندی شود و در چندین دستگاه تلفن همراه (MDs) مستقر شود. با جمع‌آوری داده‌ها در طی بررسی‌های میدانی، زمین‌شناسان (از این پس کاربران) پایگاه‌های داده محلی خود را که ساختار آنها کاملاً با دستورالعمل‌ها و الزامات پروژه CARG مطابقت دارد، پر می‌کنند. پس از آن، پروژه‌ها و داده‌های محلی به صورت ناهمزمان با یک سرور مرکزی مبادله می‌شوند که اطلاعات زمین‌شناسی را برای ایجاد دانش مشترک جمع‌آوری و ادغام می‌کند و سپس برای تجسم پیشرفت پروژه در دسترس قرار می‌گیرد. در نهایت، اطلاعات به اشتراک گذاشته شده آماده پردازش توسط تحلیلگران GIS برای نهایی کردن و انتشار نقشه زمین‌شناسی است. زمین شناسان (از این پس کاربران) پایگاه های داده محلی خود را پر می کنند که ساختار آنها کاملاً با دستورالعمل ها و الزامات پروژه CARG مطابقت دارد. پس از آن، پروژه‌ها و داده‌های محلی به صورت ناهمزمان با یک سرور مرکزی مبادله می‌شوند که اطلاعات زمین‌شناسی را برای ایجاد دانش مشترک جمع‌آوری و ادغام می‌کند و سپس برای تجسم پیشرفت پروژه در دسترس قرار می‌گیرد. در نهایت، اطلاعات به اشتراک گذاشته شده آماده پردازش توسط تحلیلگران GIS برای نهایی کردن و انتشار نقشه زمین‌شناسی است. زمین شناسان (از این پس کاربران) پایگاه های داده محلی خود را پر می کنند که ساختار آنها کاملاً با دستورالعمل ها و الزامات پروژه CARG مطابقت دارد. پس از آن، پروژه‌ها و داده‌های محلی به صورت ناهمزمان با یک سرور مرکزی مبادله می‌شوند که اطلاعات زمین‌شناسی را برای ایجاد دانش مشترک جمع‌آوری و ادغام می‌کند و سپس برای تجسم پیشرفت پروژه در دسترس قرار می‌گیرد. در نهایت، اطلاعات به اشتراک گذاشته شده آماده پردازش توسط تحلیلگران GIS برای نهایی کردن و انتشار نقشه زمین‌شناسی است. که سپس برای تجسم پیشرفت پروژه در دسترس قرار می گیرد. در نهایت، اطلاعات به اشتراک گذاشته شده آماده پردازش توسط تحلیلگران GIS برای نهایی کردن و انتشار نقشه زمین‌شناسی است. که سپس برای تجسم پیشرفت پروژه در دسترس قرار می گیرد. در نهایت، اطلاعات به اشتراک گذاشته شده آماده پردازش توسط تحلیلگران GIS برای نهایی کردن و انتشار نقشه زمین‌شناسی است.
۲٫ مواد و روشها
نرم افزارها و ابزارهای رایگان و منبع باز، یعنی QGIS، QField، پلاگین QFieldSync برای QGIS و Syncthing، برای ساخت زیرساخت فناوری اطلاعات، بدون تغییرات یا تغییرات اساسی در عملکرد اصلی خود، مورد سوء استفاده قرار گرفته و یکپارچه می شوند. به طور خاص، برنامه حرفه ای دسکتاپ GIS QGIS، نسخه ۳٫۱۶ Hannover [ ۱۵ ] برای تعریف ساختار پایگاه داده اولیه با توجه به دستورالعمل های پروژه CARG خاص استفاده می شود. برنامه رایگان و متن باز GIS QField، نسخه ۱٫۹٫۰ Taivaskero [ ۱۶]، همراه با پلاگین QFieldSync برای QGIS، برای فعال کردن یک جمع آوری داده های میدانی ساختاریافته و جغرافیایی از طریق MD ها استفاده می شود. QField و QFieldSync که توسط opengis.ch توسعه یافته و تحت مجوز عمومی GNU (GPL) نسخه ۲ یا بالاتر منتشر شده است، به طور فزاینده ای در سال های اخیر برای جمع آوری داده های میدانی در زمینه های مختلف برنامه مورد استفاده قرار می گیرند [ ۱۷ ، ۱۸ ، ۱۹ ، ۲۰ ]. در میان طیف گسترده ای از راه حل های اخیراً توسعه یافته FOSS برای جمع آوری داده های میدانی، QField به دلیل سازگاری بالای آن با QGIS انتخاب شده است. در واقع، QField “بر روی پروژه حرفه ای منبع باز QGIS ساخته شده است و به کاربران اجازه می دهد نقشه ها و فرم ها را در QGIS در ایستگاه کاری خود تنظیم کنند” [ ۱۶]. این نقشه‌ها و فرم‌ها از طریق پلاگین QFieldSync برای QGIS، که به‌طور خاص برای بسته‌بندی پروژه‌های QGIS طراحی شده است تا آنها را توسط QField قابل خواندن کند، در این زمینه مستقر خواهند شد. پروژه های بسته بندی شده در نهایت به چندین دستگاه توزیع می شوند تا امکان نقشه برداری مشترک با استفاده از Syncthing، نسخه ۱٫۱۸٫۵ [ ۲۱ ]، یک برنامه همگام سازی فایل منبع باز که امکان تبادل اطلاعات مستمر و ایمن را بین دو یا چند دستگاه شناسایی و مجاز می دهد ابزار گواهی های رمزنگاری [ ۲۲]. جزء نوآورانه چارچوب مربوط به توسعه یک ماژول تبادل و ذخیره داده (DES) است که در پایتون نسخه ۳٫۶ توسعه یافته است که تعاملات بین نرم افزارها و ابزارهای منبع باز ذکر شده را خودکار می کند. ماژول DES هسته زیرساخت فناوری اطلاعات است که امکان جمع آوری داده های مشترک توسط چندین کاربر را فراهم می کند و عملکرد آن در بخش ۳٫۳ به تفصیل شرح داده شده است .
۳٫ نتایج و بحث
۳٫۱٫ بررسی اجمالی زیرساخت
زیرساخت فناوری اطلاعات متکی به استفاده از تعداد متغیر MD برای جمع آوری داده ها و یک سرور مرکزی است که از طریق اینترنت با آنها ارتباط برقرار می کند. شکل ۱ این زیرساخت را خلاصه می کند، که در آن چندین کاربر با MD (تبلت یا گوشی های هوشمند) مجهز به QField، برنامه مبتنی بر GIS برای جمع آوری داده های میدانی ارائه می شوند، در حالی که سرور مرکزی تمام داده های جمع آوری شده توسط چندین کاربر را ذخیره و مدیریت می کند و آنها را در یکپارچه سازی می کند. یک پروژه مشترک QGIS از طریق دو ماژول:
-
یک ماژول GIS از یک زیر ماژول سرور GIS تشکیل شده است که طراحی و اجرای یک ساختار پایگاه داده شامل محدودیت های از پیش تعریف شده مفید برای بررسی اولیه ناهماهنگی داده ها و یک زیر ماژول مشتری GIS را امکان پذیر می کند که به چندین کاربر اجازه می دهد تا این زمینه را انجام دهند. جمع آوری داده ها
-
یک ماژول DES همگام سازی بین پایگاه داده مرکزی (میزبان شده در سرور مرکزی) و پایگاه داده های محلی (میزبان شده بر روی MD) را بدون هیچ گونه دخالت کاربر تضمین می کند.
ماژول ها به طور مفصل در بخش ۳٫۲ و بخش ۳٫۳ توضیح داده شده اند .
۳٫۲٫ ماژول GIS: تنظیمات پروژه و جمع آوری داده ها
ماژول GIS ابزار مفیدی را برای کاربران مستقر در این زمینه برای جمع آوری و ذخیره آسان داده های دیجیتال در یک ساختار پایگاه داده از پیش تعریف شده فراهم می کند. این شامل دو زیر ماژول، زیر ماژول سرور GIS، میزبانی شده در سرور مرکزی، و زیر ماژول سرویس گیرنده GIS، میزبانی شده در هر MD درگیر در زیرساخت فناوری اطلاعات است.
زیر ماژول سرور GIS با تعریف (i) ساختار پایگاه داده که در طی بررسی های میدانی پر می شود و (ii) محدودیت های خاص برای بررسی سازگاری داده ها سروکار دارد. ساختار پایگاه داده در QGIS با استفاده از استاندارد رمزگذاری GeoPackage و همچنین ویژگی‌های داخلی که ویجت‌ها را تشکیل می‌دهند، تعریف می‌شود که امکان ذخیره ویژگی‌های داده دیجیتالی جدید را با استفاده از فرم‌های گفتگوی با قابلیت استفاده بالا فراهم می‌کند. طراحی ساختار پایگاه داده الزامات CARG را تایید می کند، همانطور که در [ ۲۳ ] توضیح داده شد]، فقط لایه‌های مورد نیاز را از قبل مرتب می‌کند، اجزای هندسی، جغرافیایی، توپولوژیکی و توصیفی آنها را تعریف می‌کند و دامنه‌های ویژگی را برای هر فیلد از پیش تنظیم می‌کند. محدودیت‌ها نیز در فرم‌های محاوره‌ای یکپارچه شده‌اند تا یک بررسی اعتبار اولیه برای بهبود ثبات پایگاه داده را فعال کنند [ ۲۴ ].
این پروژه چندین نقشه پایه جایگزین، از OpenStreetMap® ( OSM ، [ ۲۵ ]) تا نقشه های توپوگرافی ملی و منطقه ای (CTR، Carte Tecniche Regionali) را ادغام می کند. علاوه بر پایگاه داده ساختاریافته، پروژه QGIS (میزبانی بر روی زیر ماژول سرور GIS) برای ارائه اطلاعات کمکی به کاربران از جمله عکس‌های ارتو، مدل‌های رقومی ارتفاع (DEM)، نقشه‌های زمین‌شناسی موجود یا سایر نقشه‌های موضوعی طراحی شده است که ممکن است در بررسی‌های میدانی مفید باشد. تا زمانی که بهینه سازی اندازه انجام شود. در نهایت، نمادها برای هر ویژگی زمین شناسی مطابق با [ ۲۴ ] طراحی می شوند] و در پروژه QGIS تعبیه شده است، به طوری که پس از ترسیم یک ویژگی هندسی و ذخیره ویژگی های آن، نماد مربوطه به طور خودکار در نمای نمایش داده می شود.
زیرمجموعه مشتری GIS در نظر گرفته شده است تا کاربران درگیر در بررسی های میدانی زمین شناسی را قادر سازد (i) اطلاعات زمین شناسی در محل را با استفاده از MDs جمع آوری کنند و (ii) داده ها را با همکاران در میدان و سهامداران پروژه به اشتراک بگذارند. هنگامی که ساختار پایگاه داده تعریف شد، پروژه QGIS به هر MD مستقر در فیلد منتقل می شود تا کاربران بتوانند پایگاه داده محلی خود را با فرم های گفتگوی از پیش تنظیم شده و محدودیت های عبارت پر کنند. سپس، زیرماژول از پیش تعریف شده است تا به کاربران اجازه دهد تا صحت داده های جمع آوری شده را به سرعت بررسی کنند و در نهایت آنها را ویرایش کنند. در نهایت، اطلاعات تایید شده به سرور مرکزی ارسال می شود تا قبل از به اشتراک گذاشتن با سایر کاربران درگیر در نظرسنجی های میدانی، در یک پایگاه داده پروژه مشترک ذخیره و ادغام شوند.
۳٫۳٫ ماژول تبادل و ذخیره داده (DES).
ماژول DES به منظور خودکارسازی فرآیند تبادل اطلاعات، ذخیره سازی و یکپارچه سازی طراحی و پیاده سازی شده است. این ماژول از QGIS، QFieldSync، Syncthing و یک الگوریتم سفارشی توسعه یافته در پایتون برای (i) تبادل داده بین سرور GIS و زیرماژول های مشتری GIS و (ii) ذخیره و ادغام داده های جمع آوری شده توسط چندین کاربر برای تولید و توزیع استفاده می کند. نقشه زمین شناسی مشترک به روز شده شکل ۱(پانل مرکزی) نمودار جریان ماژول DES را نشان می دهد. ماژول DES که روی سرور مرکزی میزبانی می‌شود، عملکردهایی را از هر دو پلاگین QFieldSync برای QGIS و Syncthing ادغام می‌کند تا به طور خودکار داده‌های جمع‌آوری‌شده و اطلاعات اشتراک‌گذاری شده جدید را مبادله کند. همگام‌سازی و اشتراک‌گذاری داده‌های دوطرفه بین سرور و همه MD مستقر در این زمینه همیشه به اتصال اینترنت نیاز دارد، در حالی که جمع‌آوری داده‌ها را می‌توان به صورت آفلاین انجام داد و پس از آن با سرور مرکزی به اشتراک گذاشت. در پایان، در پایان فرآیند همگام‌سازی، به هر MD (i) یک پروژه GIS تک کاربره ارائه می‌شود که کاربر می‌تواند با افزودن ویژگی‌های هندسی جدید (نقاط، خطوط و چندضلعی‌ها) و ویژگی‌های مرتبط و ویرایش اطلاعات جمع‌آوری‌شده قبلی، آن را اصلاح کند. آنهایی که
ماژول DES نقش اصلی را در زیرساخت فناوری اطلاعات ایفا می کند، که به هر کاربری اجازه می دهد تا وضعیت کارهای میدانی را در هر منطقه بررسی نظارت کند و پیشرفت کار را به راحتی دنبال کند. به ویژه، مراحل اصلی انجام شده توسط این ماژول به طور کلی به شرح زیر است:
-
داده های جمع آوری شده توسط چندین کاربر و ذخیره شده در پروژه های GIS تک کاربره آنها با سرور مرکزی چندین بار در روز (زمانی که اتصال به اینترنت در دسترس است) از طریق Syncthing همگام سازی می شود.
-
الگوریتم توسعه یافته یک بار در روز به طور خودکار اجرا می شود و عملکردهای زیر را انجام می دهد:
-
ذخیره و ایجاد یک نسخه پشتیبان از داده های زمین شناسی اخیرا جمع آوری شده و/یا اصلاح شده در سرور مرکزی؛
-
داده های اخیرا جمع آوری و/یا اصلاح شده را در QGIS وارد کنید.
-
ادغام تمام پایگاه های اطلاعاتی تک کاربر، به عنوان مثال، تمام اطلاعات به دست آمده از مناطق بررسی مجاور به منظور ایجاد یک نقشه مشترک زمین شناسی.
-
از طریق قابلیت های افزونه QFieldSync، نقشه مشترک زمین شناسی را به یک پروژه مشترک QGIS صادر کنید.
-
رهبران پروژه را از پیشرفت کار میدانی، خطاهایی که ممکن است در طول فرآیند به روز رسانی رخ داده باشد، و اصلاح دستی مورد نیاز را مطلع کنید.
-
نقشه مشترک زمین شناسی را روی یک پلت فرم WebGIS به اشتراک بگذارید تا در دسترس کاربران و سهامداران درگیر در پروژه CARG قرار گیرد.
-
-
هنگامی که MD ها با سرور مرکزی همگام شدند، نقشه مشترک زمین شناسی برای همه کاربران درگیر در نظرسنجی در دسترس خواهد بود تا همه بتوانند از پیشرفت بررسی در منطقه خود و مناطق مجاور قدردانی کنند.
نمودار جریان الگوریتم در شکل ۲ نشان داده شده است .
در نتیجه، کاربران تنها بر افزودن ویژگی‌های هندسی در لایه‌های موضوعی مختلف، ایجاد پایگاه داده CARG و پر کردن فرم‌های گفتگو با اطلاعات توصیفی مورد نیاز (شامل یادداشت‌ها و عکس‌ها) تمرکز می‌کنند تا با استفاده از دستگاه تلفن همراه یکپارچه، داده‌های ساختار یافته و جغرافیایی جدید ایجاد کنند. خدمات مکان یابی ارائه شده توسط MD یا با انتخاب دستی یک موقعیت متفاوت روی نقشه. داده ها را می توان مستقیماً در میدان جمع آوری و ویرایش کرد، همچنین با استفاده از نقشه های آنلاین و آفلاین موجود در حین کار میدانی.
۳٫۴٫ مطالعه موردی: نقشه زمین شناسی برشا
اولین آزمایش زیرساخت فناوری اطلاعات در حال انجام است و در حال حاضر توسط کاربران درگیر در بررسی های میدانی زمین شناسی برای جمع آوری داده ها و جمعیت پایگاه داده نقشه زمین شناسی “Brescia” در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰ استفاده می شود. این نقشه حدود ۵۷۰ کیلومتر را پوشش می دهد ۲(۲۶×۲۲ کیلومتر) در اطراف شهر برشیا، در بخش شمال غربی دره پو، در پای پرآلپ ایتالیا. از نظر زمین شناسی، این منطقه شامل سه محیط اصلی است: (۱) نهشته های مورینیک در بخش شمال غربی نقشه متعلق به به اصطلاح آمفی تئاتر Sebino، (۲) زمین مزوزوئیک دریایی رخنمون در تپه های شمال شهر Brescia و (iii) رسوبات آبرفتی و رودخانه ای حک شده از رودخانه Mella که بخش های مرکزی و جنوبی نقشه را پوشش می دهد [ ۲۶ ].
مرحله آزمایش مربوط به کاربرد هر دو ماژول GIS و DES است، همانطور که در بخش ۳٫۲ و بخش ۳٫۳ توضیح داده شده است. پروژه GIS طراحی شده از ۱۵ لایه برداری تشکیل شده است که ساختارهای هندسی و توصیفی آن الزامات CARG را به طور کامل تصدیق می کند. ساختار و توضیحات هر لایه تشکیل دهنده پایگاه داده CARG در جدول ۱ نشان داده شده است; علاوه بر این، اگرچه الزامات CARG به شدت درخواست نمی‌کند، برای هر ویژگی، کاربر می‌تواند تاریخ و زمان دریافت، عکس‌های ارجاع‌شده جغرافیایی و یادداشت‌ها را در قالب متن ذخیره کند. به منظور کاهش تناقضات توپولوژیکی، در برخی موارد ترجیح داده می شود که چندین لایه با اشاره به یک نوع داده در اختیار کاربران قرار گیرد. به عنوان مثال، سه لایه برای مجموعه اطلاعات مربوط به واحدهای زمین شناسی (ST018) تعریف شده است: لایه نقطه، لایه خطی و لایه چند ضلعی. ویژگی‌های نقطه‌ای زمانی استفاده می‌شوند که ناحیه رخنمون یک واحد زمین‌شناسی معین در مقیاس نقشه آنقدر کوچک باشد که نمی‌توان آن را با یک چندضلعی نشان داد. با این حال، این اطلاعات برای تفسیر ساختار زمین شناسی منطقه اساسی است. ویژگی های خطی و چندضلعی زمانی استفاده می شود که ناحیه رخنمون یک واحد زمین شناسی معین به اندازه کافی در مقیاس نقشه بزرگ باشد که توسط یک چندضلعی با مساحت و محیط نمایش داده شود. ویژگی های چند ضلعی از کاربران در تفسیر زمین شناسی مناطق بزرگ پشتیبانی می کند. از آنجایی که جمع‌آوری داده‌های میدانی همچنان ادامه دارد، ناهماهنگی‌های توپولوژیکی پس از آن توسط یک تحلیلگر GIS، قبل از انتشار رسمی پایگاه داده CARG و نهایی شدن نقشه زمین‌شناسی، رفع خواهد شد. پروژه GIS نقشه های برداری دیگری را در دسترس قرار می دهد ( قبل از انتشار رسمی پایگاه داده CARG و نهایی شدن نقشه زمین شناسی. پروژه GIS نقشه های برداری دیگری را در دسترس قرار می دهد ( قبل از انتشار رسمی پایگاه داده CARG و نهایی شدن نقشه زمین شناسی. پروژه GIS نقشه های برداری دیگری را در دسترس قرار می دهد (جدول ۲ )، مانند خطوط خطوط، جاده ها و ساختمان ها، برای کمک به کاربران برای بهبود دقت موقعیت یابی. علاوه بر نقشه‌های برداری، پروژه GIS همچنین میزبان نقشه‌های شطرنجی است ( جدول ۲ ): نقشه‌های توپوگرافی منطقه‌ای در مقیاس ۱:۱۰۰۰۰ (CTR)، نقشه‌های DEM و مورفومتریک مشتق شده از DEM (شیب، جهت، برجستگی داخلی و غیره) . شکل ۳ نمونه ای از نقشه پیشرفت جمع آوری داده های میدانی را نشان می دهد که به عنوان یک پروژه QGIS با نماد CARG مربوطه تجسم شده است، در حالی که شکل ۴ نمونه ای از رابط کاربری در MD یک کاربر عمومی را نشان می دهد. از طریق ماژول DES، پروژه GIS از سرور مرکزی به MD های مستقر در این زمینه منتقل می شود: به این ترتیب، اطلاعات به روز ذخیره شده در پایگاه داده CARG (که ساختار آن در نشان داده شده است.جدول ۱ و تمام داده های اضافی (در جدول ۲ نشان داده شده است) به صورت روزانه در دسترس کاربران قرار می گیرد. علاوه بر این، کاربران نهایی توسط توسعه دهندگان زیرساخت در مورد نحوه استفاده از MD برای جمع آوری و اشتراک گذاری داده ها آموزش می بینند. علاوه بر این، بازخورد مداوم زمین شناسان به بهبود کل زیرساخت و قابلیت استفاده آن کمک می کند. مرحله آزمایش زیرساخت فناوری اطلاعات در اوایل سال ۲۰۲۱ آغاز شد و در حال حاضر با نگارش این مقاله در حال انجام است. این زیرساخت در ابتدا توسط ۱۲ کاربر به طور همزمان مورد آزمایش قرار گرفت و ۴ نفر از آنها هنوز درگیر بررسی های میدانی زمین شناسی هستند. از آن زمان تاکنون صدها ویژگی نقشه برداری و در پایگاه داده CARG بارگذاری شده است. جمع آوری داده ها برای دو سال دیگر ادامه خواهد داشت و پایگاه داده در نهایت پس از پردازش، اعتبارسنجی و بررسی سازگاری توپولوژیک توسط تحلیلگران GIS خواهد بود. سپس، نقشه زمین شناسی نهایی خواهد شد تا برای انتشار رسمی آماده شود. در طول مرحله آزمایش، نویسندگان این فرصت را داشتند تا به لطف بازخورد کاربران، عملکرد ماژول‌های زیرساختی مختلف را تأیید کرده و عملکرد و قابلیت استفاده آنها را بهبود بخشند. اجرای اصلی ناشی از این بازخوردها مربوط به افزودن لایه‌های فرعی (به عنوان مثال، نقشه‌های مسیر کوهستان، عکس‌های ارتو، و مسیرهای مسیر) است که برای بهبود دید و تفسیرپذیری عناصر ساختاری زمین‌شناسی در مناطق مورد مطالعه مفید است. سایر پیاده سازی ها مربوط به بازنگری نسخه نهایی ماژول DES، بهبود خوانایی و قابلیت استفاده از فرم های گفتگو، ارتقاء ساختار پروژه برای سرعت بخشیدن به همگام سازی اطلاعات جمع آوری شده و طراحی نقشه وب مشترک است.
۴٫ نتیجه گیری
این مطالعه یک زیرساخت فناوری اطلاعات مبتنی بر نرم‌افزار منبع باز را توصیف می‌کند که از دو ماژول (ماژول‌های GIS و DES) تشکیل شده است تا کل فرآیند از جمع‌آوری داده‌ها تا اشتراک‌گذاری نقشه در پروژه CARG را تسهیل کند. به طور جامع، زیرساخت فناوری اطلاعات، نقشه‌برداری مشارکتی و ناهمزمان از موجودیت‌های زمین‌شناسی را با پر کردن پایگاه داده CARG با کمک فرم‌های گفتگوی از پیش تعریف‌شده و محدودیت‌ها و با اشتراک‌گذاری اطلاعات جمع‌آوری‌شده، امکان‌پذیر می‌سازد. ماژول DES داده های جمع آوری شده را از تمام MD ها وارد می کند و آنها را در یک پروژه مشترک QGIS در سرور مرکزی ادغام می کند، نسخه های پشتیبان از هر پروژه QGIS محلی ایجاد می کند، سپس داده های تازه جمع آوری شده را از همه MD ها ادغام می کند و نقشه جدید تولید شده را روی یک به اشتراک می گذارد. به صورت روزانه. نقشه مشترک زمین شناسی به کاربران اجازه می دهد تا دید کلی از توزیع فضایی ویژگی های ذخیره شده در لایه های مختلف داشته باشند، بنابراین تفسیر داده ها از طریق تبادل اطلاعات آسان می شود و ابزاری ارزشمند برای برنامه ریزی و بهینه سازی بررسی های آینده است. علاوه بر این، علاوه بر کاربرد خاص برای پروژه CARG، نتایج اولیه نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری و مناسب بودن زیرساخت برای پشتیبانی از بررسی‌های زمین‌شناسی دیگر یا کاربردهای مشابه با هدف تولید نقشه‌های موضوعی در مناطق مختلف جغرافیایی است. مزیت عمده زیرساخت جهت گیری آن برای تضمین تداوم عملیاتی بین بررسی های میدانی و نهایی شدن نقشه های زمین شناسی و زمین شناسی است.
هدف فعالیت‌های در حال انجام راه‌حلی است که به کاربران اجازه می‌دهد داده‌های جمع‌آوری‌شده را مستقیماً در یک پایگاه داده متمرکز (مثلا PostGIS) وارد کنند و اجرای زیرساخت‌ها را برای مناطق دیگر و نقشه‌های CARG در سطح ملی آسان‌تر کند. بهبودها و ادغام‌های بیشتر می‌تواند از انتشار QFieldCloud [ ۲۹ ] که در حال حاضر در نسخه بتا موجود است، سرچشمه بگیرد، که به نظر می‌رسد نتایج امیدوارکننده‌ای را برای توسعه و پایداری زیرساخت ارائه می‌دهد.
اختصارات
در این نسخه از اختصارات زیر استفاده شده است:
| آی تی | فناوری اطلاعات |
| CARG | نقشه برداری زمین شناسی |
| GIS | سیستم های اطلاعات جغرافیایی |
| FOSS | نرم افزار رایگان و متن باز |
| MDs | دستگاه های موبایل |
| DES | تبادل داده و ذخیره سازی |
| OSM | نقشه خیابان را باز کنید |
| CTR | Carte Techniche Regionali |
| DEM | مدل های دیجیتال ارتفاع |
منابع
- لتیری، م. کارتا، آر. Apuzzo، R. Carta geologica d’Italia Stato di attuazione del Progetto CARG (aggiornamento agosto 2008) 1:50000. GEOmedia ۲۰۰۸ ، ۱۰ ، ۳٫ [ Google Scholar ]
- D’Ambrogi، C. پانتالونی، م. Pichezzi, R. I 20 Anni del Progetto di Cartografia Geologica Nazionale ; ISPRA: Ispra، ایتالیا، ۲۰۱۰٫
- دی دوناتیس، م. Bruciatelli, L. MAP IT: نرم افزار GIS برای نقشه برداری میدانی با رایانه لوحی. محاسبه کنید. Geosci. ۲۰۰۶ ، ۳۲ ، ۶۷۳-۶۸۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- مک کافری، ک. جونز، آر. هولدزورث، آر. ویلسون، آر. کلگ، پی. ایمبر، جی. هالیمن، ن. Trinks، I. باز کردن بعد فضایی: فناوری های دیجیتال و آینده کار میدانی علوم زمین. جی. جئول. Soc. ۲۰۰۵ ، ۱۶۲ ، ۹۲۷-۹۳۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
- جونز، آر. مک کافری، ک. ویلسون، آر. Holdsworth، R. اکتساب داده های میدانی دیجیتال: به سمت افزایش کمیت عدم قطعیت در طول نقشه برداری زمین شناسی. جئول Soc. لندن. مشخصات انتشار ۲۰۰۴ ، ۲۳۹ ، ۴۳-۵۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
- چانگ، ک . سیستم اطلاعات جغرافیایی. دایره المعارف بین المللی جغرافیا: مردم، زمین، محیط زیست و فناوری: مردم، زمین، محیط زیست و فناوری . کتابخانه آنلاین وایلی: هوبوکن، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۱۶؛ صفحات ۱-۹٫ [ Google Scholar ]
- برینر، ا. کروننبرگ، اچ. مازورک، م. هورن، اچ. انجی، م. Peters, T. FieldBook and GeoDatabase: ابزارهایی برای جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده های میدانی. محاسبه کنید. Geosci. ۱۹۹۹ ، ۲۵ ، ۱۱۰۱-۱۱۱۱٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Soller, D. Digital Mapping Techniques’ 00, Workshop Proceedings ; وزارت کشور ایالات متحده، سازمان زمین شناسی ایالات متحده: Reston، VA، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۰۰٫
- بریمهال، جی. وانگاس، آ. Soller، D. حذف موانع گردش کار علم برای پذیرش نقشه‌های زمین‌شناسی دیجیتال با استفاده از برنامه جهانی GeoMapper و رابط کاربری بصری . گزارش پرونده باز سازمان زمین شناسی ایالات متحده؛ سازمان زمین شناسی ایالات متحده: Reston، VA، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۰۱; صص ۱-۲۲۳٫
- آکچیز، س. شیهان، د. نیمی، ن. نگوین، اچ. هاچیسون، دبلیو. کار، سی. هاجز، ک. برچفیل، بی. فولر، ای. چه چیزی برای جمع آوری داده های GIS در این زمینه لازم است. در نشست سالانه انجمن زمین شناسی آمریکا، خلاصه ها با برنامه ; انجمن زمین شناسی آمریکا: دنور، CO، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۰۲; پ. ۴۱۹٫ [ Google Scholar ]
- Howard, A. گرفتن داده‌های دیجیتال در میدان – پروژه SIGMA سازمان زمین‌شناسی بریتانیا: جمع‌آوری داده‌های میدانی دیجیتال در یک زمینه شرکتی. In Proceedings of the Capturing Digital Data in the Field Workshop, Keyworth, UK, 25-26 آوریل ۲۰۰۲٫ [ Google Scholar ]
- Brodaric، B. طراحی GSC FieldLog: نرم افزار مبتنی بر هستی شناسی برای نقشه برداری میدانی زمین شناسی به کمک کامپیوتر. محاسبه کنید. Geosci. ۲۰۰۴ ، ۳۰ ، ۵-۲۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Yeon, Y. KMapper: A Field Geological Survey System. ISPRS Int. J. Geo-Inf. ۲۰۲۱ ، ۱۰ ، ۴۰۵٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- لی، اس. سو، جی. Choi, Y. بررسی برنامه های کاربردی گوشی های هوشمند برای علم زمین: وضعیت فعلی، محدودیت ها و چشم اندازهای آینده. علوم زمین به اطلاع رساندن. ۲۰۱۸ ، ۱۱ ، ۴۶۳-۴۸۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- تیم توسعه QGIS ; بنیاد زمین فضایی منبع باز: Beaverton، OR، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۱۹؛ در دسترس آنلاین: https://qgis.org/it/site/ (در ۸ اکتبر ۲۰۲۱ قابل دسترسی است).
- QFIELD. در دسترس آنلاین: https://qfield.org/ (دسترسی در ۱۰ ژانویه ۲۰۲۲).
- شاتشنایدر، جی. داودت، ن. ماتوس، ام. بونتی، جی. Rangel-Buitrago، N. چارچوب مکانی منبع باز برای نظارت بر بستر ساحل. محیط زیست نظارت کنید. ارزیابی کنید. ۲۰۲۰ ، ۱۹۲ ، ۱-۱۴٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- استادعباس، ح. ویپرت، اچ. Behr, F. استفاده از هم افزایی qfield برای جمع آوری داده ها در محل و qgis برای ایجاد نقشه تعاملی توسط alkis® استخراج و پیاده سازی داده ها در postgresql برای فرآیندهای برنامه ریزی شهری. بین المللی قوس. فتوگرام حسگر از راه دور اسپات. Inf. علمی ۲۰۲۰ ، ۴۳ ، ۶۷۹-۶۸۳٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- ایلی، ن. کولی، ام. دونیگاگلیا، تی. Ciuffreda، A. یک برنامه نقشه برداری میدانی نامتعارف: یک راه حل کامل گردش کار منبع باز که برای نقشه برداری سنگ شناسی پوشش های میراث فرهنگی اعمال می شود. ISPRS Int. J.-Geo-Inf. ۲۰۲۱ ، ۱۰ ، ۳۵۷٫ [ Google Scholar ]
- کوئیرینی-پوپلاوسکی، ال. Semczuk، M. استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی در فهرست نویسی امکانات توریستی: پیشنهاد یک روش تحقیق جدید. در مجموعه مقالات سی و هفتمین انجمن بین المللی مدیریت اطلاعات کسب و کار (IBIMA)، کوردوبا، اسپانیا، ۳۰ تا ۳۱ مه ۲۰۲۱٫ [ Google Scholar ]
- همگام سازی در دسترس آنلاین: https://syncthing.net/ (دسترسی در ۱۰ ژانویه ۲۰۲۲).
- کوین، سی. اسکنلون، ام. فرینا، ج. Kechadi، M. تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی و بازیابی شواهد از راه دور از همگام سازی: یک ابزار همگام سازی فایل غیرمتمرکز منبع باز. در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی پزشکی قانونی دیجیتال و جرایم سایبری، سئول، کره، ۶ تا ۸ اکتبر ۲۰۱۵٫ صص ۸۵-۹۹٫ [ Google Scholar ]
- کامپوباسو، سی. کارتن، ا. چلی، ا. D’Orefice، M. درامیس، اف. Graciotti، R. Aggiornamento ed integrazioni delle Linee guida della Carta geomorfologica d’Italia alla scala 1:50,000. چهار سر. III ۲۰۱۸ ، ۱۳ ، ۱-۹۶٫ [ Google Scholar ]
- D’italia, SG Aggiornamento ed integrazione delle Linee Guida della Carta Geologica d’Italia alla scala 1:50,000. چهار سر. III ۲۰۰۹ ، ۱۲ ، ۱-۸۰٫ [ Google Scholar ]
- OpenStreetMap®، OSM. در دسترس آنلاین: https://www.openstreetmap.org/ (دسترسی در ۱۰ ژانویه ۲۰۲۲).
- Carta Geologica D’Italia, Foglio 47. موجود به صورت آنلاین: http://sgi.isprambiente.it/geologia100k/mostra_pdf.aspx?pdffile=47.pdf (در ۹ مارس ۲۰۲۱ قابل دسترسی است).
- CTR. در دسترس آنلاین: https://www.geoportale.regione.lombardia.it/download-ctr (در ۱۰ ژانویه ۲۰۲۲ قابل دسترسی است).
- ژئوپورتال منطقه لومباردی در دسترس آنلاین: https://www.geoportale.regione.lombardia.it/ (دسترسی در ۱۰ ژانویه ۲۰۲۲).
- QFIELD CLOUD. در دسترس آنلاین: https://qfield.cloud/ (دسترسی در ۱۰ ژانویه ۲۰۲۲).
شکل ۱٫ طرح مفهومی زیرساخت فناوری اطلاعات: زیر ماژول سرور GIS، ماژول DES و زیر ماژول مشتری GIS. چرخ دنده‌ها به عملیاتی اشاره می‌کنند که به صورت خودکار انجام می‌شوند، فلش‌های بزرگ فرآیند همگام‌سازی را نشان می‌دهند، و کادر قرمز الگوریتم طراحی‌شده را برجسته می‌کند، که در شکل ۲ به تفصیل توضیح داده شده است.
شکل ۲٫ نمودار جریان الگوریتم توسعه یافته با عملکردهای اصلی آن.
شکل ۳٫ نمونه ای از نمای پروژه یکپارچه GIS. OSM به عنوان نقشه پایه استفاده می شود.
شکل ۴٫ نمونه فعالیت نظرسنجی سیار QField در دستگاه تلفن همراه. پانل سمت چپ : پروژه اصلی و منو با لایه ها و داده های اضافی. پانل سمت راست : لیستی از ویژگی های “نوع” برای لایه مشاهدات زمین شناسی (ST019).
بدون دیدگاه