کاربرد GIS در مدیریت شهری

مقدمه برای نخستین بار در اواسط دهه ی 1960 در ایالات متحده کار بر روی اولین سامانه ی اطلاعات جغرافیایی آغاز شد. در این سامانه، عکس های هوایی، اطلاعات کشاورزی، جنگل داری، خاک، زمین شناسی و نقشه های مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه ی 1970 با پیشرفت علم و امکان دسترسی به فناوری های رایانه ای و فناوری های لازم برای کار با داده های مکانی، سامانه ی اطلاعات جغرافیایی یا GIS، برای فراهم آوردن قدرت تجزیه و تحلیل حجم های بزرگ داده های جغرافیایی شکل گرفت. در دهه های اخیر به سبب گسترش فناوری های رایانه ای، سامانه های اطلاعات جغرافیایی امکان نگه داری به روز داده های زمین- مرجع، و نیز امکان ترکیب مجموعه داده های مختلف را به طور موثر فراهم ساخته اند. امروزه GIS برای تحقق و بررسیهای علمی، مدیریت منابع و ذخایر و همچنین برنامه ریزی های توسعه ای به کار گرفته می شود. اهمیت کاربرد اطلاعات در مدیریت شهری و اجرای طرح ها و قوانین و همچنین در برخورد با بحران های سیاسی، اجتماعی و طبیعی بر کسی پوشیده نیست، اما در این رهگذر، وجود یک سامانه ی منطقی، از ملزومات اولیه ی این کاربرد است؛ چرا که باید سامانه ای وجود داشته باشد تا بتوان در قالب آن به سامان دهی و تعیین روش های دریافت، پردازش و ارائه ی اطلاعات پرداخت؛ سامانه ای که بتوان در آن حدود فعالیت های شهری، میزان و نوع اطلاعات مورد نیاز، چگونگی ذخیره و نگه داری، نحوه ی پردازش ها و از همه مهم تر چگونگی ارتباط کاربران با اطلاعات و استفاده از آن ها را مشخص نمود. مفاهیم و تعاریف GIS چیست؟ سامانه ی اطلاعات جغرافیایی (Geographic Information System) یا GIS یک سامانه ی رایانه ای برای مدیریت و تجزیه وتحلیل اطلاعات مکانی است که قابلیت جمع آوری، ذخیره، تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی (مکانی) را دارد. داده ها در یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی بر اساس موقعیتشان نشان داده می شوند. فناوریGIS با جمع آوری و تلفیق اطلاعات پایگاه داده های معمولی، به وسیله ی تصویر سازی و استفاده از آنالیزهای جغرافیایی، اطلاعاتی را برای تهیه ی نقشه ها فراهم می سازد. این اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رویدادها، پیش بینی نتایج و تهیه ی نقشه ها به کار گرفته می شوند. در یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی، واژه ی جغرافیایی یا (Geographic) عبارت است از موقعیت موضوع های داده ها، بر حسب مختصات جغرافیایی (طول و عرض). واژه ی (Information) یا اطلاعات نشان می دهد که داده ها در GIS رای ارائه ی دانسته های مفید نه تنها به صورت نقشه ها و تصاویر رنگی، بلکه به صورت گرافیک های آماری، جداول و پاسخ های نمایشی متنوعی به منظور جستجوهای عملی سازمان دهی می شوند. واژه ی System یا سامانه نشان دهنده ی این است که GIS از چندین قسمت متصل و وابسته به یکدیگر برای کارکردهای گوناگون، ساخته شده است. مؤلفه های GISیک سامانه ی GIS شامل یک بسته ی رایانه ای (سخت افزار و نرم افزار) از برنامه های رایانه ای با یک واسطه ی کاربر است که دست یابی به عملیات و اهداف ویژه ای را فراهم می سازد. مؤلفه های چنین سامانه ای به ترتیب عبارت اند از: کاربران، سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات و روش ها.
1- کاربر (user): مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها در یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی و شناخت کافی از اطلاعات مورد استفاده، یکی از موارد اساسی برای موفقیت در استفاده از فناوری GIS و از وظایف یک کاربر است.
2- سخت افزارها (Hardwares): امروزه شبکه های GIS تعدادی XStation, WorkStation رایانه ی شخصی، چاپ گر و پلاتر را شامل می شوند که در مجموع معرف مؤلفه ی سخت افزار یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی هستند.
3- نرم افزارها (Softwares): به منظور استفاده ی بهتر از یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی، استفاده از نرم افزارهای به روز و توانمند توصیه می شود.
4- داده ها (Datas): قلب هر سامانه ی اطلاعات جغرافیایی پایگاه های اطلاعاتی داده های آن است. دراین پایگاه ها به پرسش هایی از قبیل چه شکلی است؟ کجاست؟ و چگونه به دیگر اشکال مرتبط می شود، پاسخ داده می شود.
5- روش ها (Methods): شیوه های صحیح به کارگیری اطلاعات در جهت رسیدن به اهداف ویژه در یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی از مهم ترین مؤلفه های آن است. مدل های داده های مکانی سامانه ی اطلاعات جغرافیایی و رایانه ها را نمی توان به طور مستقیم برای جهان واقعی به کار برد، زیرا رایانه ها بر اساس اعداد و کاراکترهایی که در درون خود به صورت اعداد دو رقمی جهان واقعی در یک سامانه ی رایانه ای باید به شکل نمادین عرضه شوند. پس ابتدا باید مرحله ی جمع آوری داده ها انجام گیرد و سپس فرایند فشرده سازی گستره ی زمین شناسی، ساختار خواص ژئوفیزیکی یا هر ویژگی دیگری از سطح زمین که اطلاعات آن گردآوری شده بود، به شکل قابل دست یابی از رایانه با استفاده از مدل های نمادین صورت گیرد.
هر نقشه ی زمین شناسی یک مدل نمادین است، زیرا گستره ی ساده شده ی قسمتی از جهان واقعی است که از زاویه ی دید زمین شناسی صحرایی مشاهده شده است. مؤلفه های مدل یاد شده، عوارض مکانی هستند که به تقریب از موجودیت های مستقل جهان واقعی، توسط نمادهای گرافیکی بر روی نقشه عرضه می شوند. تمام مدل های داده های مکانی از عوارض مکانی جداگانه نظیر نقاط، خطوط، نواحی، حجم ها و سطوح تشکیل می شوند این عوارض مکانی هستند خصوصیاتی که هم مکانی و هم غیر مکانی هستند، مشخص می گردند (توصیف رقومی عوارض و خصوصیات آن ها مجموعه های داده های مکانی را شامل می شود).ورودی و خروجی داده ها: برای این که یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی مفید واقع گردد، باید قادر به دریافت و تولید اطلاعات به صورت موثر باشد. توابع ورودی و خروجی داده ها، مفاهیمی هستند که توسط آن ها یک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار می کند. ورودی داده ها عبارت اند از: روند کدگذاری داده ها به شکلی خوانا توسط رایانه، و قرار دادن داده ها در پایگاه اطلاعاتی GIS، داده هایی که در سامانه ی اطلاعات جغرافیایی وارد می شوند دو نوع هستند: 1- داده های مکانی که موقعیت جغرافیایی عوارض را نشان می دهند (مانند نقاط یا خطوطی که عوارض جغرافیایی مانند خیابان، دریاچه و ... را نشان می دهند). انواع داده های مکانی عبارت اند از: نقطه، خط، پلی گن. 2- داده های توصیفی غیر مکانی که به توصیف خصوصیات عوارض می پردازند، مثل شوری آب دریاچه و یا اطلاعاتی مانند اسم یک خیابان. ورود داده ها به یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی می تواند به روش های ثبت توسط صفحه کلید، هندسه ی مختصات، رقومی کردن دستی، اسکن کردن و وارد کردن فایل های رقومی موجود صورت گیرد.
خروجی داده ها روندی است که توسط آن اطلاعات حاصل از GIS به شکلی مناسب جهت استفاده ی کاربر ارائه می شود. داده ها به یکی از سه فرمت زیر خارج می شوند: 1. Hardcopy (نمایش دائمی، مثل اطلاعات روی یک کاغذ، فیلم عکاسی و موارد مشابه) 2. Softcopy (نمایش روی صفحه ی نمایش رایانه) 3. Electronic (خروجی درفرمت الکترونیکی شامل فایل های رایانه ای است).مراحل ایجاد و برپایی GIS در قالب پروژه 1- ورودی داده ها (Data Input): مؤلفه ی ورودی داده ها آن ها را از شکل موجودشان به شکلی یا صورتی قابل استفاده در GIS تبدیل می کند. دراین مرحله داده های زمین - مرجع که به صورت نقشه های کاغذی، جداولی از اطلاعات توصیفی، فایل های الکترونیک و اطلاعات توصیفی مربوط به آن ها، عکس های هوایی و یا تصاویر ماهواره ای هستند، طبق استانداردهای مورد نظر، برای دقت خروجی هایی که قرار است تهیه گردند، مورد ارزیابی قرار می گیرند.
2- مدیریت داده ها (Data Management): این مرحله شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده هاست.
3- تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها (Data Manipulation and Analysis): شامل مجموعه ی فعالیت هایی می شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها و کاربر، بر روی داده ها به منظور آماده سازی و پردازش آن ها برای مراحل بعد صورت می گیرد.
4- خروجی داده ها (Data Output): توابع خروجی مورد استفاده بر اساس نیازهای کاربران تعیین می شود، لذا داده های خروجی به اشکال مختلف از قبیل نقشه، جداول، یا به صورت نوشتارهای کاغذی (hardcopy) و یا به صورت رقومی (softcopy) ارائه می گردند.اهداف یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی هدف نهایی یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی یا GIS، پشتیبانی جهت تصمیم گیری های پایه گذاری شده بر اساس داده های مکانی، و عملکرد اساسی آن کسب اطلاعاتی است که از ترکیب لایه های متفاوت داده ها با روش های مختلف و با دیدگاه های گوناگون به دست می آیند. این هدف از طریق فعالیت هایی که بر روی داده های مکانی انجام می گیرند، صورت می پذیرد. این فعالیت ها عبارت اند از:
1- جستجو (search): عبارت است از جستجوی مجموعه هایی از داده های سازمان یافته از پایگاه داده های یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی.
2- سازمان دهی (organization): در این سامانه ها ویژگی اصلی برای سازمان دهی داده های موجود، موقعیت مکانی آن هاست.
3- تجسم یا به تصویر درآوردن (monitoring): فناوری GIS از توانمندی های گرافیکی رایانه ها، برای تجسم استفاده می نماید. نمایش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه ی نمایش ویدئویی انجام می شود، اما سایر دستگاه های خروجی نظیر چاپ گرهای رنگی نیز برای نمایش نسخه های چاپی استفاده می شوند.
4- ترکیب و تلفیق (integration): بخش دیگری از این فعالیت ها، تلفیق مجموعه داده های مکانی از منابع بسیار گوناگون جهت نمایش، درک و تفسیر پدیده های مکانی است (این پدیده ها هنگامی که داده های مکانی به صورت مجزا به کار گرفته می شوند، قابل رؤیت نیستند).
5- تجزیه و تحلیل (analysis): تجزیه و تحلیل، فرایند استنباط و دریافت مفهوم داده ها، و به معنی تجزیه و تحلیل داده های مکانی است.
6- پیش بینی (prediction): به طور معمول، هدف از مطالعه و بررسی ها بر روی داده های مکانی در یک سامانه ی اطلاعات جغرافیایی، پیش بینی است. در حقیقت یک سامانه ی GIS، توانمندی های کاری را برای جمع آوری، ورود، پردازش، تغییر شکل، به تصویر درآوردن، ترکیب، جستجو، تجزیه و تحلیل، مدل سازی و خروجی کلیه ی داده های مکانی بر اساس اهداف مورد نظر فراهم می سازد.