ساختاردهی اطلاعات جی.آی.اس (GIS)

ساختاردهی اطلاعات جی.آی.اس (GIS) برای مشخصات مکانی و توصیفی عبارت است از:

۱- ساختار اطلاعات جی.آی.اس (GIS) جهت اطلاعات نقشه (Spatial Data Structure)

ساختار اطلاعات مکانی، مجزا از ساختار اطلاعات توصیفی است. در GIS کلیه عوارض دنیای واقعی که در نقشه رقومی نمود پیدا می‌کند، در ۳ کلاس اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند که عبارتند از:

نقطه (Point)

خط (Arc)

سطح (Polygon)

به عنوان مثال در مدل سازی پایگاه نقشه پایه (BaseMap) حمل و نقل کشور در GIS ، ابتدا بایستی اطلاعات نقشه رقومی به شکل لایه‌های مختلف ارائه شوند: شبکه راه‌ها (بزرگراه‌ها و جاده‌های اصلی)، شبکه راه‌آهن، فرودگاه‌ها، تقسیمات کشوری و حوزه‌بندی مرزی – سیاسی کشوری و استانی، مراکز شهری و نقاط تمرکز جمعیت و … . سپس هر یک از این لایه‌های نقشه در GIS در قالب یکی از ۳ کلاس عمده نقطه، خط و یا پلیگون قرار می‌گیرند (جدول ذیل) :

دیکشنری داده‌های مربوط به عوارض حمل و نقلی در GIS

ردیف	نوع عارضه	کلاس عارضه درGIS
1	شهرها و مراکز جمعیتی فرودگاه‌ها پایانه‌ها پاسگاه‌های پلیس‌راه و باسکول‌ها گمرکات برداشت سه ردیف پائین از طریق موقعیت یابی با تکنولوژی GPS می باشدکه مختصات ژئودتیکی جهانی در سیستم بیضوی WGS84 بدست می آید.	نقطه (Point)
2	شبکه راه‌ها شبکه راه‌آهن	خط (Arc)
3	تقسیمات کشوری محدوده‌های حمل و نقل (Zoning) در مناطق تحلیل ترافیک	سطح(Polygon)

با توجه به مطالب گفته شده، روش کار این است هر لایه از نقشه مورد بحث را وارد نرم افزار GIS نموده و سپس با فرامین ساخت توپولوژی (Topology)در نرم افزار، لایه‌های اطلاعات جغرافیائی (Coverage) آن ایجاد می‌شود. لایه اطلاعات جغرافیائی بجز قابلیت نگهداری اطلاعات مکانی و توصیفی عارضه در یک محیط یکپارچه، قابلیت انجام تحلیل‌های مکانی را نیز فراهم می‌آورند. بدیهی است، کلیه اطلاعات نقشه‌های اولیه به منظور جوابگوئی به تحلیل‌ها و اندازه گیری های مهندسی، (نظیر مسافت‌یابی) در قالب مختصات دنیای واقعی (Geo reference) و به شکل مختصات کارتزی باید ارائه گردد. با معرفی مختصات دو نقطه، فاصله مستقیم میان آن‌ها و یا مسافت مابینشان در راستای جاده‌های گذرنده از آن دو روی شبکه قابل محاسبه می‌شود.

الف) متا دیتا یا مستندات داده، شامل خصوصیات و معیارهای اطلاعات بکار رفته در سیستم بوده و تعاریف نوع عوارض، جزئیات، مشخصات توصیفی و حجم اطلاعات آن را داراست.

ب) پیش از نهائی شدن هر لایه اطلاعات جغرافیائی، می‌توان یکسری از خطاهای هندسی نظیر:

به هم نرسیدگی غیرمجاز عوارض شبکه (Undershoot Error)

از هم گذشتگی غیر مجاز عوارض شبکه (Overshoot Error)

دوگانگی عوارض (Duplicate)

غیر قابل قبول در GIS را کشف و حذف کرد. با ساخت توپولوژی مجدد، لایه نهائی اطلاعات جغرافیائی که ارتباط مکانی بین عوارض نهائی ایجاد شده، حاصل می‌گردد. جهت تصحیح اطلاعات (Editing) از توابعی همچون کپی (Copy) و حرکت (Move)، تغییر مقیاس (Scale)،دوران (Rotate) و حذف (Delete) استفاده می‌شود. این تصمیمات به جهت حفظ اعتبار اطلاعات و یا بروزآوری آنها صورت می‌گیرد.

بدین ترتیب در جدول اطلاعات توصیفی مراکز جمعیتی، فیلدهای:

shape، (توصیف‌کننده مکان شهرها(نقطه‌ای))

Populated Point-id (به عنوان فیلد User-id قابل تکمیل توسط کاربر)

ایجاد می‌شود. بدیهی است که سایر اطلاعات مرتبط با شهرها نظیر: نوع شهر، کد شهر و نام آن و … به صورت itemهای جدید اطلاعاتی قابل اضافه شدن به جدول اطلاعات توصیفی آن هستند. این جدول، تحت عنوان جدول اطلاعات توصیفی نقاط (Point Attribute Table) یا PAT شناسائی می‌شود.

توپولوژی Arc-node برای کلاس شبکه خطی راه‌ها

در جدول اطلاعاتی شبکه جاده‌ای، توپولوژی خط – نقطه (Arc-Node) ایجاد شده و اقلام اطلاعاتی ذیل در اختیار کاربر می‌باشد:

Arc یا shape (مربوط به شماره شناسائی و مکان جاده‌ها (خطی))

Fnode (به عنوان شماره گره (node) مبدا هرخط (Arc) به منظور تعریف شروع جهت حرکت)

Tnode (به عنوان شماره گره (Node) مقصد هرخط (Arc) به منظور تعریف خاتمه جهت حرکت)

همچنین امکان تعریف فیلدهای اطلاعاتی دیگر، مانند: نام راه، کد راه، حجم ترافیک و … نیز میسر است. این جدول به عنوان جدول اطلاعات توصیفی لایه خطی (Arc Attribute Table) یا AAT شناسائی می‌شود. دراین ارتباط توجه به مفهوم خط (Arc) در GIS ضروری است. در GIS هر خط (Arc) مجموعه‌ای است از دو گره(Node) شروع و خاتمه و یکسری رئوس شکستگی (Vertex) میانی همانند Arc شماره ۱ در شکل بالا که حاوی گره‌های ۱۰و۱۱ می‌باشد.

۲- آماده‌سازی اطلاعات توصیفی مورد نیاز سیستم GIS

در سیستم GIS مثلا حمل و نقل، مدیریت اطلاعات با توجه به طرح ورودی و ارتباط منطقی اطلاعات یک جدول با سایر جداول توصیفی، صورت می‌گیرد. در ضمن تعریف فیلدها و رکوردهای اطلاعاتی میسر بوده، توابع مربوط به برقراری ارتباطات بین جداول (Relationship)، محاسبات آماری (Statistics)، تولید نمودارهای مورد نیاز(Chart) به اشکال نقطه‌ای – خطی – دایره‌ای و سطحی و … در نرم‌افزار GIS قابل اجرا هستند.

اصطلاحات و مفاهیم پایه جی آی اس (GIS)

در این مطلب به تعریف اصطلاحاتی می پردازیم که در جی آی اس (GIS) از آنها مکررا استفاده می شود.

عارضه

به هر یک از اشیاء موجود در جهان خارج که بر روی یک نقشه نمایش داده می‌شود، عارضه اطلاق می‌گردد. به عبارت دیگر، عارضه کوچکترین سطح اقلام اطلاعاتی نقشه می‌باشد. عوارض مکانی ممکن است ملموس و فیزیکی (نظیر یک رودخانه یا چاه ها و تونل ها) یا غیرملموس و قراردادی(نظیر یک منحنی میزان و یا یک سطح هم پتانسیل) باشد.

لایه

به مجموعه‌ای از عوارض همنوع که بر روی یک نقشه نمایش داده می‌شود، لایه گفته می‌شود. هر نقشه می‌تواند شامل یک یا چند لایه باشد. عوارض داخل یک لایه همگی از یک نوع هستند (نقطه ای، خطی یا سطحی). لایه ها میتوانند به فرمت های مختلفی نظیر Shape file، کلاسهای Geodatabase، فرمت های CAD و … وجود داشته باشند.

نقشه

نمایشی است از موقعیت مکانی اشیاء در جهان خارج که از ترکیب و روی هم‌گذاری چندین لایه تشکیل می‌گردد. در محیط ArcGIS یک نقشه با فرمت .mxd ذخیره می شود. مهمترین اطلاعاتی که در یک فایل نقشه ذخیره می شود درباره نحوه نمایش، منبع و ارتباطات لایه های تعریف شده می باشد. هر فایل mxd میتواند اطلاعات مربوط به چندین فریم نقشه (Data Frame) را در خود ذخیره کند.

سیستم مختصات

روابط و فرمول های ریاضی که نحوه نمایش عوارض واقع بر کره زمین را روی فضای مسطح (مثل مانیتور یا کاغذ)، تعریف میکنند. سیستم های مختصات را میتوان در دو طبقه کلی تقسیم بندی کرد:

-1جغرافیایی (Geographic): که در آنها نحوه تصویر شدن عوارض بر فضای مسطح تعریف نشده و بنابراین از مختصات کروی آنها جهت نمایش استفاده می شود. واحدهای اندازه گیری در آن از نوع درجه ای می باشند و به همین دلیل در بسیاری از کاربردها قابل استفاده نیستند.

-2تصویر شده (Projected): که در آنها نحوه تصویر شدن عوارض بر فضای مسطح تعریف شده و بنابراین از مختصات خطی جهت نمایش استفاده می شود. واحدهای اندازه گیری در آن از نوع خطی (نظیر متر) می باشند و به همین دلیل در اکثر موارد از این سیستم ها استفاده می شود. UTM و Lambert از معروفترین سیستم های مختصات از این نوع می باشند.

 اطلاعات مکانی

مجموعه اطلاعاتی می‌باشد که موقعیت مکانی عوارض هندسی، لایه و در نهایت نقشه گرافیکی را تشکیل می دهند. این اطلاعات به دو شکل برداری و رستری (تصویری) ذخیره و نگهداری می‌شوند.

اطلاعات توصیفی

اطلاعات تشریحی و توصیفی در خصوص عوارض مکانی موجود در نقشه و یا موجودیت‌های مرتبط با آنها می‌باشد که توصیف‌هایی از این عوارض یا موجودیت‌های مرتبط را در برمی‌گیرد.