Geocoding – بخش اول (مقدمه ای بر Geocoding)

Geocoding پروسه واگذاری یک مکان یا موقعیت معمولا در فرم مقادیر مختصاتی به یک آدرس به وسیله مقایسه کردن المانهای توصیفی مکان در آدرس با آن هایی که در متریال مرجع حاضر است می باشد. یا به عبارت ساده تر مراحل و فرآیند ایجاد عوارض نقشه از آدرس ها،نام مکان ها یا اطلاعاتی غیر مکانی از این قبیل، geocoding نامیده می شود. ارزش geocoding دز این است که امکان می دهد موقعیت های مختلف در نقشه، از طریق داده ها به سهولت در دسترس وقابل شناسایی باشد.

آدرس ها می توانند در فرمت ها و شکل های گوناگونی باشند، مانند فرمت های آدرس معمولی از شماره خانه که به وسیله نام خیابان متابعت می شود واطلاعات بعدی به توصیفات مکانی دیگر مثل منطقه پستی یا حوزه آماری. به عبارتی ادرس شامل نوعی از اطلاعات است که یک مکان را متمایز می کند.

Geocoding در کاربردهای مختلف از آنالیز ساده داده ها تا تجارت ومدیریت مشتری می تواند استفاده شود. با آدرس های geocode شده ما میتوانیم مکان آدرس را به صورت موقعیتی یا مکانی نمایش دهیم والگوها را در داخل اطلاعات شناسایی کنیم. این می تواند به وسیله جستجو کردن ساده در اطلاعات یا به وسیله استفاده کردن بعضی ازابزار های  در دسترس با ArcGIS انجام شود. ما همچنین اطلاعات ادرس را بر اساس پارامترهای معین برای اجازه دادن برای آنالیز کردن بیشتر اطلاعات نمایش دهیم.

مرحله اول وقتی که ما می خواهیم یک چیزی را از روی نقشه پیدا کنیم داشتن یک نقشه صحیح است. یعنی نقشه ما باید جزئیات کافی منطقه برای اشاره دقیق به آنچیزی که ما جستتجو می کنیم داشته باشد. مثلا فرض کنیم ما به دنبال یک ادرس می گردیم و نقشه ما جزئیات اتوبان ها وشهر های بزرگ را دارد وآدرس ما به صورت ۳۸۰ NewYork street in Redlands,California است وبنابراین با داشتن این نقشه هیچ روشی برای پیدا کردن دقیق آدرس وجود ندارد چون جزئیات کافی روی نقشه برای این کاربرد وجود ندارد.بنابراین لایه هایی که ما استفاده می کنیم وبه عنوان داده های مرجع معلوم هستند باید جزدیاتی که ما انتظار داریم را داشته باشند. وقتی که ما می خواهیم جستجوی آدرس را انجام دهیم، داده مرجع اولیه معمولا شامل یک شبکه از خیابان است اما یک نقشه پارسل نیز می تواند به خوبی استفاده شود. بنابراین مهمترین مساله این است که داده ها جزئیاتی که ما می خواهیم پیدا کنیم را داشته باشد.

برای انجام geocoding، یه جدول آدرس ها (لیستی از آدزس های ذخیره شده به صورت جدول پایگاه یا فایل نوشتاری) ونیز به مجموعهای از داده های مرجع (همانند معابر) که می توان روی آن آدرس ها را مشخص کرد نیاز داریم. ArcGIS برای اینکه معین کند موقعیت آدرس ها در کجا است از اطلاعات آدرس ها در جدول توصیفی داده های مرجع استفاده می کند.

علاوه بر یک جدول آدرس و داده های مرجع، geocoding نیازمند یک مکان یاب بر اساس  آدرس (Address locator) نیز است.

 تعریف “مکانیاب بر اساس آدرس”(Address locator)

 Address locator یک ابزار اصلی برای geocoding در ArcGIS است. یک Address locator فایلی است که به یک تعداد دیگر از منابع مانند داده های مرجع، موتور geocoding وقانون پایه geocoding اشاره دارد یا به عبارت دیگر فایلی است که توصیف کننده داده های مرجع واطلاعات توصیفی مناسب آن بوده (اطلاعات مناسب از جدول آدرس) و همچنین دارای قواعد مختلف geocoding و تقریبات می باشد.

روش های مختلف Address locator وجود دارد، انتخاب کردن درست یکی از این روش ها بستگی به نوع داده های مرجع واین مساله که آدرس های ما در چه فرمتی باشد دارد.

موتور geocoding نیروی محرک پشت سر پروسه است، که اطلاعات مختلف را به هر کجا که آن نیاز دارد و برای اجرا کردن پروسه نیاز دارد می فرستد. قانون پایه geocoding یک مجموعه از فایل هایی است که دستور می دهد چگونه آدرس مخصوص ما ترجمه بشود، فایل های مختلفی در قانون پایه استفاده می شود که بستگی به فرمت داده های مرجع و نوع آدرسی که ما سعی می کنیم آن را پیدا کنیم دارد.

Geocoding با ایجاد یک Address locator آغاز می شود. Address locator ها به روش های مختلفی آورده می شوند تا برای هر داده مرجع، مناسب با اطلاعات توصیفی مختلف به کار گرفته شوند، برای مثال روشی که single field نامیده می شود تنها برای داده های مرجع که شامل یک فیلد توصیفی منفرد از اطلاعات جغرافیایی است مورد استفاده قرار می گیرد. در نقشه ها برای نونه ممکن است این فیلد نام ایالت باشد. داده های geocode شده می تواند در ایالت صحیح قرار گیرد اما نه با دقت بیشتر از آن.

روش دیگر Address locator که ZIP نامیده می شود با داده های مرجعی کاربرد دارد که دارای یک فیلد توصیفی ZIP کد باشد.

روش US Street با داده های مرجع معبری استفاده می شود که دارای فیلدهای توصیفی نام معبر و همچنین دارای ابتدا وانتهای محدوده های آدرس برای هر طرف از یک معبر است. جدولی از آدزس ها می تواند با موقعیت های تقریبی در طول یک معبر و در طرف صحیح آن معبر، geocode شود. هر روش Address locator نیازمند این است که همان اطلاعات توصیفی معین در جدول آدرس آن به خوبی ارایه شده باشد.

مدلسازی شبکه معابر در نرم افزار ArcGIS

در دنیای مدرن امروز، شالوده اقتصادی هر کشور در زیرساختارهای آن کشور قرار دارد. قسمت عمده ای از این زیر ساختارها در شبکه های انتقال نیرو ( آب، برق)، شبکه های گازرسانی، شبکه های ارتباطاتی (تلفن و اینترنت) و راهها قرار دارد.

این زیرساختارها می توانند بصورت شبکه (Network) مدل شوند. این مدلسازیها در مدیریت حوادث و خرابی های پیش آمده در شبکه بسیار مفیدند. چرا که باعث اتخاذ تصمیمات صحیح و بموقع برای حل بحران می گردند و به این ترتیب از اتلاف بیهوده وقت، هزینه و انرژی جلوگیری بعمل خواهد آمد.

نرم افزار ArcGIS مدل کاملی برای اخذ، ذخیره و تجزیه و تحلیل شبکه ها ارائه میکند. در اینجا به بررسی اصول ساخت و مدلسازی شبکه معابر در نرم افزار ArcGIS، پرداخته خواهد شد.

مقدمه 

شبکه ها نقش مهمی را در هر جامعه ایفا میکنند. حرکات روزمره مردم، توزیع، انتقال و خدمات کالا، خدمت رسانی در زمینه منابع و انرژی، ارتباطات و …. همگی از طریق یک شبکه مشخصی انجام می پذیرد. مسئله شبکه آنقدر پر اهمیت بوده است که در نرم افزار ArcGIS یک Extension مجزا بنام Utility Network Analyst برای آن ایجاد شده است. تجزیه و تحلیل شبکه ها بدون استفاده از این ابزار کاری بس مشکل، وقتگیر و طاقت فرسا میباشد. زیرا با گسترده شدن یک شبکه اتصالات بین اجزای آن بسیار پیچیده می گردد.

قابل ذکر است که شبکه ها به دو نوع کلی شبکه های لوله ای و راهها تقسیم می شوند. این تقسیم بندی به این جهت است که پردازش این دو شبکه در نرم افزار کمی با یکدیگر متفاوت می باشد.

تعاریف 

هنگامیکه شبکه مدلسازی می شود، عوارض با دیگر عوارض اطراف خودشان دارای ارتباط پیوستگی (Connectivity) خواهند شد. این اطلاعات Connectivity از طریق یک ارتباط توپولوژیکی در یک دیتابیس نگهداری میشود که به آن Geometric Network می گویند.

 Geometric Network یعنی مدلسازی هندسه شبکه

Geometric Network توسط Arc Catalog ایجاد، ذخیره و مدیریت می شود.

شبکه ها در یک GeoDatabase مدلسازی می شوند. به عبارت دیگر Geometric Network میبایستی در داخل یک GeoDatabase (در درون یک Feature Dataset)ایجاد گردد. از این رو شبکه بر اساس یک سری عوارض (Feature Class ) ساخته می شود.(Geometric Network مجموعه ای از Feature Class‌ها است.)

شبکه منطقی (Logical network) عبارت است از ذخیره سازی و ارائه پیوستگی (Connectivity ) شبکه. برای انجام تحلیلهای شبکه، از Logical Network استفاده می شود. لیکن هر المان در شبکه منطقی با یک عارضه در شبکه هندسی مرتبط میباشد. 

Geometric Network —> Logical Network —> Analyze

انواع عوارض شبکه (Network feature)

Edge Network Feature

Junction Network Feature

در مورد اول میتوان بعنوان مثال لوله های آب را نام برد. در مورد دوم میتوان به شیر آب اشاره کرد.

Edge‌ها توسط Junction‌ها با یکدیگر متصل می شوند.

Edge‌های Logical Network به Edge های Geometric Network مرتبط می شوند.

Junction های Logical Network‌ به Junction‌ های Geometric Network مرتبط می شوند.

Sources & Sinks

در طراحی یک شبکه، لازم است برای Junction ها تعریف شود که نوع آن Source است یا Sink . مثال: در یک شبکه آب، جهت جریان بر اساس منبع و مصرف کننده تعیین می گردد. لذا باید مصرف کنندگان را به عنوان Sink و منابع آب را بعنوان Source در شبکه معرفی کرد. اگر برای Junction ، Source و Sink‌ تعریف نشود، در محاسبه جهت جریان آن Junction‌ مد نظر قرار نخواهد گرفت.

جریان همیشه از Source ها دور و به Sink‌ ها نزدیک می شود.

برای مشخص نمودن Source‌ یا Sink‌ بودن یک Junction‌ لازم است از یک فیلد توصیفی شناخته شده برای نرم افزار بنام “Ancillary Role‌” استفاده نمود. محاسبه جهت جریان توسط ArcMap‌ و بر اساس این فیلد صورت خواهد گرفت.

شایان ذکر است، در شبکه معابر و راهها چیزی بنام Source یا Sink‌ وجود ندارد و برای تفهیم این مسئله که اتومبیل حق عبور در جهت خلاف خیابان را ندارد باید از یک فیلد در جدول توصیفی معابر (فرضا با نام “جهت”) استفاده نمود. این فیلد نقش یک وزن را در شبکه راه بازی میکند و این فیلد باید از نوع Bitgate باشد. وزنها در زیر شرح داده شده اند.

    Network Weights   

شبکه دارای وزن می تواند باشد. وزن برای نمایش نحوه پیمایش شبکه مورد استفاده قرار می گیرد. مثلا در یک شبکه آب، میزان مشخصی از فشار آب در اثر طول لوله کاهش می یابد. به عبارتی فشار آب یک وزن می باشد که بستگی به طول لوله دارد.(بر اساس یک فیلد توصیفی عارضه محاسبه می شود.)

در مورد شبکه های راه نیز میتوان وزنهایی نظیر سنگینی ترافیک، جهت خیابان و …. را در نظر گرفت.

هر وزن می تواند با یکی از فیلد های توصیفی (Attribute ) عارضه مرتبط باشد. لیکن همزمان می تواند با خصوصیات یک عارضه دیگر نیز مرتبط باشد.

Enable or Disable

یک Junction Feature در Geometric Network ممکن است بطور Logically ، قادر(جاری) یا ناتوان (مسدود) باشد. عارضه ای که در Logical Network بعنوان یک المان ناتوان (Disable ) است، همانند مانع (بن بست) عمل می کند.(مانند ترکیدن یک لوله و یا بسته شدن خیابان در اثر ترافیک یا حفاری و …. ) یعنی قادر به برقراری جریان از بعد خود نیست.

برای مشخص نمودن اینکه عارضه قادر یا ناتوان است، از یک فیلد بنام “Enable” استفاده می شود که مقادیر آن بصورت True یا False وارد می شوند.

نکته: زمانی که یک عارضه در شبکه مورد ویرایش یا بروز رسانی قرار می گیرد و یا مقادیر فیلدهای وزن، Ancillary Role و Enable‌ تغییر می کند، وضعیت عارضه در جداول توپولوژی نیز تغییر می کند تا بتواند با Geometric Network‌ بطور سازگار باقی بماند.(سازگاری Geometric Network با Logical Network‌)