سیستم های اطلاعات جغرافیایی برای امروز و فراتر از آن
هدف یادگیری
هدف این پست، تعریف سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، بررسی کاربردهای آن، و تحلیل مسیر توسعه و آینده این فناوری است.
تا این مرحله، تمرکز اصلی محتوا بر معرفی مفاهیم کلیدی مرتبط با جغرافیا بوده است که ارتباط نزدیکی با سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) دارند. همچنین، مقدمه‌ای بر نحوه تفکر فضایی و ماهیت جست‌وجوی جغرافیایی ارائه شد.
در این پست نهایی، به تعریف GIS، تشریح کاربردهای آن در زمینه‌های مختلف و تحلیل چشم‌انداز و روندهای آینده این فناوری خواهیم پرداخت.
GIS تعریف شده است
GIS دقیقاً چیست؟ آیا یک نرم‌افزار کامپیوتری است؟ آیا مجموعه‌ای از سخت‌افزارهاست؟ آیا سرویسی است که از طریق اینترنت ارائه می‌شود؟ آیا یک ابزار یا سیستم است؟ یا شاید نوعی علم؟ پاسخ به همه این پرسش‌ها این است که: “GIS همه این‌ها و حتی بیشتر.”
از منظر نرم‌افزاری، GIS یک برنامه کامپیوتری خاص است که قابلیت ذخیره‌سازی، ویرایش، پردازش و نمایش داده‌ها و اطلاعات جغرافیایی را به صورت نقشه فراهم می‌آورد. ارائه‌دهندگان مختلفی در زمینه نرم‌افزار GIS فعالیت می‌کنند، از جمله Environmental Systems Research Institute Inc. (ESRI) که نرم‌افزار ArcGIS را ارائه می‌دهد و Pitney Bowes (PB Insight) که نرم‌افزار MapInfo GIS را عرضه می‌کند. اگرچه خدمات نقشه‌برداری آنلاین توسط شرکت‌هایی مانند گوگل، یاهو و مایکروسافت ارائه می‌شود، این خدمات هنوز به عنوان پلتفرم‌های کامل GIS شناخته نمی‌شوند. همچنین، گزینه‌های متن‌باز GIS مانند GRASS GIS (GRASS) وجود دارند که توسط جامعه متن‌باز به صورت رایگان توزیع و پشتیبانی می‌شوند.
همه نرم‌افزارهای GIS، صرف‌نظر از ارائه‌دهنده، شامل یک سیستم مدیریت پایگاه داده هستند که قابلیت مدیریت و ادغام دو نوع داده را دارد: داده‌های مکانی و عوارض جغرافیایی.
داده‌های مکانی به اشیاء جغرافیایی در دنیای واقعی مانند خیابان‌ها، ساختمان‌ها، دریاچه‌ها، یا کشورها و موقعیت دقیق آنها اشاره دارند.
داده‌های عوارض، ویژگی‌ها یا خصوصیات این اشیاء جغرافیایی را توصیف می‌کنند، مانند نام، تعداد طبقات، عمق، یا جمعیت.
نرم‌افزار GIS این دو نوع داده را مدیریت کرده و آنها را به یکدیگر مرتبط می‌سازد تا اطلاعات ارزشمند ایجاد کرده و تحلیل‌های پیچیده را تسهیل کند.
یکی از راه‌های رایج برای درک و تجسم GIS، تصور آن به عنوان یک کیک لایه‌ای است. در این مدل، هر لایه نمایانگر یک موضوع جغرافیایی متفاوت مانند منابع آبی، ساختمان‌ها، یا جاده‌هاست و لایه‌ها به ترتیب روی یکدیگر قرار می‌گیرند (برای مشاهده، به شکل ۱٫۸ “GIS به عنوان کیک لایه‌ای” مراجعه کنید).
شکل ۱٫۸ یک GIS به عنوان یک کیک لایه ای
GIS دقیقاً چیست؟ آیا یک نرم‌افزار کامپیوتری است؟ آیا مجموعه‌ای از سخت‌افزارهاست؟ آیا سرویسی است که از طریق اینترنت توزیع و در دسترس است؟ آیا یک ابزار یا سیستم است؟ یا شاید نوعی علم؟ پاسخ به همه این پرسش‌ها این است که: “GIS همه این موارد و حتی بیشتر است.”
از نظر نرم‌افزاری، GIS یک برنامه کامپیوتری خاص است که قابلیت ذخیره‌سازی، ویرایش، پردازش و نمایش داده‌ها و اطلاعات جغرافیایی را به‌صورت نقشه فراهم می‌کند. ارائه‌دهندگان مختلفی در زمینه نرم‌افزار GIS فعالیت می‌کنند، از جمله Environmental Systems Research Institute Inc. (ESRI) که نرم‌افزار ArcGIS را ارائه می‌دهد و Pitney Bowes (PB Insight) که نرم‌افزار MapInfo GIS را عرضه می‌کند. اگرچه خدمات نقشه‌برداری آنلاین توسط شرکت‌هایی مانند گوگل، یاهو و مایکروسافت ارائه می‌شود، این خدمات هنوز به‌عنوان پلتفرم‌های کامل GIS شناخته نمی‌شوند. همچنین، گزینه‌های متن‌باز GIS مانند GRASS GIS (GRASS) وجود دارند که توسط جامعه متن‌باز به‌صورت رایگان توزیع و پشتیبانی می‌شوند.
تمام نرم‌افزارهای GIS، صرف‌نظر از ارائه‌دهنده، شامل یک سیستم مدیریت پایگاه داده هستند که قابلیت مدیریت و ادغام دو نوع داده را دارا می‌باشند: داده‌های مکانی و داده‌های عوارض.
داده‌های مکانی به اشیاء جغرافیایی در دنیای واقعی اشاره دارند، مانند خیابان‌ها، ساختمان‌ها، دریاچه‌ها یا کشورها و موقعیت دقیق آنها.
داده‌های ویژگی، خصوصیات یا ویژگی‌های این اشیاء جغرافیایی را توصیف می‌کنند، مانند نام، تعداد طبقات، عمق، یا جمعیت.
نرم‌افزار GIS این دو نوع داده را مدیریت کرده و آنها را به‌هم مرتبط می‌سازد تا اطلاعات ارزشمندی ایجاد کند و تحلیل‌های پیچیده را تسهیل نماید.
یکی از راه‌های رایج برای درک و تجسم GIS، تصور آن به‌عنوان یک کیک لایه‌ای است. در این مدل، هر لایه نمایانگر یک موضوع جغرافیایی متفاوت مانند منابع آبی، ساختمان‌ها یا جاده‌هاست و لایه‌ها به ترتیب روی یکدیگر قرار می‌گیرند (برای مشاهده، به شکل ۱٫۸ “GIS به‌عنوان کیک لایه‌ای” مراجعه کنید).
سه رویکرد به GIS
علاوه بر آشنایی با تعاریف مختلف GIS، شناسایی سه رویکرد کلی و همپوشان برای درک این فناوری نیز مفید است: رویکرد کاربردی، رویکرد توسعه‌دهنده و رویکرد علمی. اگرچه کاربران GIS ممکن است بیشتر با یکی از این رویکردها درگیر باشند، اما این رویکردها می‌توانند به‌طور همزمان و به‌صورت ترکیبی مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، با پیشرفت GIS و فناوری اطلاعات، این دسته‌بندی‌ها به تدریج تغییر کرده و تکامل خواهند یافت.
رویکرد کاربردی به GIS
در این دیدگاه، GIS عمدتاً به‌عنوان یک ابزار در نظر گرفته می‌شود. این رویکرد، که شاید رایج‌ترین دیدگاه درباره GIS باشد، بر استفاده از آن برای پاسخ به سؤالات، پشتیبانی از تصمیم‌گیری، مدیریت داده‌ها و اطلاعات جغرافیایی و تهیه نقشه متمرکز است. از این منظر، GIS ابزاری است که استفاده صحیح از آن نیازمند مهارت‌های خاصی است. رویکرد کاربردی بیشتر به نحوه استفاده از GIS برای حل مسائل عملی مرتبط می‌پردازد تا خود GIS.
برای مثال، فرض کنید می‌خواهید بهترین مکان برای ساخت یک سوپرمارکت جدید را تعیین کنید. در این تصمیم‌گیری، عواملی مانند اطلاعات جمعیتی، سوپرمارکت‌های موجود، مکان تأمین‌کنندگان، مقررات منطقه‌بندی و املاک و مستغلات قابل دسترس اهمیت دارند. یک پلتفرم GIS می‌تواند این داده‌ها را از منابع مختلف مانند اداره سرشماری، آژانس‌های منطقه‌بندی و اینترنت جمع‌آوری کند. سپس، با استفاده از GIS، می‌توان تجزیه‌وتحلیل تناسب انجام داد و مکان‌های بهینه را با توجه به فرصت‌ها و محدودیت‌های جغرافیایی شناسایی کرد.
چندین سازمان حرفه‌ای مرتبط با استفاده و کاربرد GIS وجود دارند، از جمله انجمن سیستم‌های اطلاعات شهری و منطقه‌ای (http://urisa.org) و انجمن زیرساخت داده‌های مکانی جهانی (http://www.gsdi.org).
رویکرد توسعه‌دهنده به GIS
برخلاف رویکرد کاربردی که بیشتر بر استفاده از GIS متمرکز است، رویکرد توسعه‌دهنده به بهبود، اصلاح و گسترش فناوری GIS می‌پردازد. این رویکرد در حوزه برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان نرم‌افزار قرار دارد و شامل توسعه پلتفرم‌های جدید، بهینه‌سازی نرم‌افزارها و طراحی ابزارهای نوین GIS است.
برای مثال، ظهور نقشه‌برداری مبتنی بر وب نتیجه مستقیم رویکرد توسعه‌دهنده به GIS است. چالش اصلی در این رویکرد، ارائه نقشه‌ها و ابزارهای GIS به کاربران از طریق اینترنت بود. در این راستا، منطق و کدهای برنامه‌نویسی زیربنایی که به کاربران امکان ناوبری، جستجوی موقعیت‌ها و مشاهده نقشه‌های آنلاین را می‌دهد، توسط توسعه‌دهندگان طراحی شده است. بنیاد OSGeo (http://www.osgeo.org) نمونه‌ای از جامعه توسعه‌دهندگان GIS است که نرم‌افزارهای منبع‌باز GIS را توسعه و توزیع می‌کنند.
رویکرد توسعه‌دهنده به GIS نوآوری‌های جدید را معرفی کرده و نیازهای موجود در رویکرد کاربردی را هدایت می‌کند. این رویکرد در لبه نوآوری قرار دارد و بستری برای رشد و پیشرفت قابل‌توجه در آینده فراهم می‌کند.
رویکرد علمی به GIS
رویکرد علمی به GIS به سؤالات عمیق‌تری درباره نحوه ارتباط GIS با جغرافیا، شناخت، نقشه‌خوانی و دیگر موضوعات جغرافیایی مانند دقت و خطاها می‌پردازد. این رویکرد که معمولاً تحت عنوان علم اطلاعات جغرافیایی (GIScience) شناخته می‌شود، علاوه بر جنبه‌های فنی، به جنبه‌های نظری و اجتماعی GIS نیز توجه دارد. موضوعاتی همچون انتشار خطا، تأثیرات اجتماعی GIS و مسائل مربوط به حریم خصوصی از جمله زمینه‌هایی هستند که در GIScience مورد بررسی قرار می‌گیرند.
با پیشرفت سریع فناوری و گسترش کاربرد GIS، مسائل جدیدی به طور مداوم در زمینه استفاده از این فناوری مطرح می‌شود. یکی از مهم‌ترین موضوعات در این زمینه، حریم خصوصی موقعیت مکانی است. پرسش‌هایی همچون این که چه کسی حق دارد موقعیت جغرافیایی شما را در هر لحظه مشاهده کند؟ والدین، مدرسه، کارفرما، ارائه‌دهنده خدمات تلفن همراه یا دولت؟ چه زمانی مایلید مکان خود را فاش کنید و آیا مواقعی وجود دارد که ترجیح دهید از شبکه خارج باشید؟
این مسائل که چند سال پیش کمتر مورد توجه قرار می‌گرفتند، اکنون با ظهور فناوری‌های موقعیت‌یابی همچون GPS و ادغام آن با دستگاه‌های همراه به مسائلی مهم تبدیل شده‌اند. این مباحث، نمونه‌ای از نقش GIScience در درک تأثیرات فناوری GIS بر زندگی روزمره و جامعه هستند.
معاملات آتی GIS
خوراکی های کلیدی
- هیچ تعریف واحد یا جهانی برای GIS وجود ندارد. به طرق مختلف تعریف و استفاده می شود.
- یکی از ویژگی های کلیدی GIS این است که داده های مکانی را با داده های ویژگی یکپارچه می کند.
تمرینات
- برای نقشه‌برداری نقشه‌هایی که با علایق شخصی شما مطابقت دارد، وب را کاوش کنید. چگونه می توان آنها را بهبود بخشید؟
- با یک سرویس رایگان نقشه برداری آنلاین، mapping mashup خود را ایجاد کنید.