بررسی كاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی جی آی اس در فعالیتهای صنعت آب و برق

بهره برداری مناسب از منابع و امكانات , نیازمند مدیریتی توانمند و علمی است تا بر اساس اطلاعات دقیق , به روز و قابل اعتماد , تصمیمات مناسب اتخاذ شود

بهره برداری مناسب از منابع و امكانات ، نیازمند مدیریتی توانمند و علمی است تا بر اساس اطلاعات دقیق ، به روز و قابل اعتماد ، تصمیمات مناسب اتخاذ شود . تولید اطلاعات به ابزار ، فناوری ، دانش ، سیستم و نیروی انسانی متخصص و كارآمد نیاز دارد كه بر اساس آنها از داده های موجود اطلاعات مورد نظر تولید شود و سپس این اطلاعات به عنوان یك مولفه مهم در امر تصمیم گیری مورد استفاده قرار گیرند . سامانه های اطلاعات مكانی یا سیستم های اطلاعات جغرافیایی ، یكی از كارآمدترین و رو به رشدترین سیستم های اطلاعاتی برای تحقق این امر می باشند .

GIS سیستمی برای ثبت ، ذخیره سازی ، كنترل ، تلفیق ، به كارگیری ، تحلیل و نمایش داده هایی است كه به لحاظ مكانی زمین مرجع هستند . واژه (جغرافیا) نباید این ذهنیت را ایجاد كند كه سیستم اطلاعاتی مورد بحث به داده های توپوگرافی ، نقشه و نقشه برداری محدود می شود . علاوه بر تهیه نقشه های پایه ، این سیستم اطلاعاتی امروزه در بخش های مختلف برای برنامه ریزی شهری ، مدیریت ترافیك ، مدیریت كاربری اراضی و مطالعات زیست محیطی نیز به كار می رود . همچنین GIS برای خدمات بانكی ، خدمات پستی ، مطالعات جمعیت شناختی ، و مدیریت تاسیسات شهری از جمله در آب و برق مورد استفاده قرار می گیرد . اگر در نظر بگیریم كه از یكسو GIS امكانات سیستمی ، بانك اطلاعاتی و رایانه ای را با فناوری های كسب اطلاعات ماهواره ای و سنجش از راه دور و شبكه های اطلاع رسانی جهانی تلفیق كرده است ، و ازسوی دیگر همه فعالیت های بشری و پدیده های طبیعی دارای ابعاد زمانی و مكانی هستند كه می توانید روی لایه های مختلف یك نقشه دیجیتال همپوشانی داده شوند ، آنگاه قابلیت و مزایای این سیستم در دسترسی سریع به اطلاعات ، جمع بندی انواع مختلف سریع به اطلاعات ، جمع بندی انواع مختلف داده ها ، تحلیل اطلاعات به طور یكجا و با هم ، بهنگام سازی ، دقت و سرعت عمل یا بالای آن مشخص می شود . نوشته حاضر با توجه به قابلیت های یاد شده ، در صدد است با معرفی سه مقاله و یك پروژه ضمن تبیین جایگاه GIS و نشان دادن آینده رو به گسترش آن ، ضرورت و اهمیت كاربرد این سیستم را در صنعت آب و برق نشان دهد و با نگاهی به فعالیت هایی كه در این زمینه در وزارت نیرو و در دانشگاهها ، مركز تحقیقات سازمان نقشه برداری و سایر مراكز علمی صورت گرفته است ، دانش پژوهان و متخصصان را علاقمند سازد كه در برنامه ریزی برای پژوهشها و فعالیت های آینده خود ، به این عرصه نسبتاً بكر نیز وارد شوند .

● تاریخچه ایجاد جی آی اس

اولین نمونه از یك جی آی اس ملی ، جی آی اس كانادا است كه از اواخر ۱۹۶۰ به این طرف به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته است . دردهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ میلادی پیشرفت های قابل ملاحظه ای در فناوری جی آی اس به وجود آمد ، به طوری كه عبارت (سیستم اطلاعات جغرافیایی) در مورد مجموعه ابزارهایی برای تحلیل و نمایش نقشه ها و ادغام فنون و شیوه های آماری و نقشه ای و كاربرد فراگیرتر آن ، به ویژه برای تحلیل تاثیرات و خط مشی های دولتی به كار گرفته شد . در حالی كه سابقه فناوری جی آی اس در كشورهای غربی از جمله كانادا و آمریكا به بیش از ۴۰ سال می رسد ، فناوری جی آی اس در اغلب كشورهای جهان سوم بسیار جوان است . از ویژگیهای جی آی اس در كشورهای غربی هماهنگی بین فناوری و آموزش و كاربرد آن است ، در حالی كه در بسیاری از كشورهای جهان سوم ، ورود فناوری قبل از آموزش و مهارت اندوزی مربوط به آن صورتمی گیرد .

در ایران ، اولین مركزی كه به طور رسمی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی را در كشور آغاز كرده است. سازمان نقشه برداری كشور می باشد كه در سال ۱۳۶۹ بر اساس مصوبه مجلس شورای اسلامی ، عهده دار طرح به كار گیری این سیستم شد . این سازمان در حال حاضر مشغول تهیه نقشه های رقومی پوششی كشور (به مقیاس ۱:۲۵۰۰۰) و نقشه شهرهای كشور (به مقیاس ۱:۲۰۰۰) است و با غنی تر كردن بانك عظیم اطلاعات عكس های هوایی و انواع نقشه های دیجیتال و نیز با تاسیس پایگاه توپوگرافی ملی (NTDB) نیازهای كاربران را در زمینه جی آی اس به تدریج برآورده می سازد .در همین راستا (شورای ملی كاربران GIS) به منظور سیاست گذاری ،‌ برنامه ریزی و هماهنگ سازی فعالیت ها در زمینه جی آی اس تحلیل نیازمندی ها و همچنین بهره برداری شایسته از كلیه ظرفیت های علمی ، فنی ، و نیروی انسانی در راستای ایجاد و به كارگیری جی آی اس ، تحلیل نیازمندی ها و همچنین بهره برداری شایسته از كلیه ظرفیت های علمی ، فنی و نیروی انسانی در راستای ایجاد و به كار گیری جی آی اس و كار آمد در دی ماه ۱۳۷۲ تاسیس شده است .

فعالیت های اجرایی پروژه ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی در وزارت صنایع و معادن ، از فروردین ۱۳۷۱ آغاز شد و هم اكنون از این سیستم به طور گسترده در ارتباط با فعالیت های آن استفاده می شود . از دیگر موسساتی كه در زمینه این سیستم فعالیت می كنند می توان شهرداری تهران ، وزارت مسكن و شهرسازی ، وزارت جهاد كشاورزی ، موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله ، و سازمان جنگل ها و مراتع را نام برد . وزارت نیرو از سال ۱۳۷۸ به اقداماتی در زمینه به كارگیری GIS دست زده است ، هر چند هنوز راه زیادی در این مسیر باید پیموده شود . تشكیل شورای سیاست گذاری GIS‌ و RS وزارت نیرو ، گام مثبتی است كه در این زمینه برداشته شده است. به نظر می رسد در دانشگاه های كشور تا كنون از این سیستم آن گونه كه باید ، به عنوان یك فناوری با قابلیت بسیار بالا برای در اختیار قرار دادن طراحی پروژه ها و كاربرد آن در رشته های مختلف استفاده به عمل نیامده است .

● تعریف GIS

با توجه به گستردگی اطلاعات مورد استفاده سیستم اطلاعات جغرافیایی و تنوع كاربردهای این سیستم در رشته های مختلف ، تعریف های متفاوتی ارائه شده است درادامه ، نمونه هایی از این تعریف ها ذكر می شود :

▪ سیستم اطلاعات جغرافیایی مجموعه ای از ابزار قدرتمند برای ذخیره و بازیابی اطلاعات در آینده ، تبدیل و نمایش داده های فضایی از جهان واقعی است (بورو ۱۹۸۶)

▪ GIS سیستمی است برای ثبت ، ذخیره سازی ، كنترل ، تلفیق ، بكارگیری ، تحلیل و نمایش داده ها كه به لحاظ مكانی زمین مرجع هستند ( اداره محیط زیست ایالات متحده ۱۹۸۷)

▪ سیستم اطلاعات جغرافیایی یك سیستم سخت افزاری و نرم افزاری رایانه ای است كه به منظور دسترسی ، نگهداری و استفاده ار داده های كارتو گرافی طراحی شده است (تاملین ، ۱۹۹۰).

▪ سیستم های اطلاعات جغرافیایی ، سیستمهای خودكار برای دریافت ، ذخیره سازی ، بازیابی ، تحلیل و نمایش داده های مكانی هستند (كلارك ، ۱۹۹۵)

همچنان كه در تعریف اخیر دیده می شود ، خودكار بودن سیستم مورد توجه قرار گرفته است و این یكی از مزیت های پر اهمیت GIS است . ابزارهای دقیقی كه برای دریافت اطلاعات به صورت خودكار تهیه شده اند ، به GIS امكان می دهد نه تنها در مورد پدیده های جوی و طبیعی ، بلكه حتی برای پدیده هایی نظیر ترافیك نیز كاملا به روز باشد و با سرعت عمل كند .

● GIS به چه پرسش هایی پاسخ می دهد؟

برای آنكه با كار سیستم اطلاعات مكانی و تفاوت آن با دیگر سیستم های اطلاعاتی موجود آشنا شویم ، بهتر است با یك مثال ، تعریف های ارائه شده را تشریح كنیم .

GIS‌ به دنبال پاسخگویی به پرسش هایی درباره موقعیت ، الگوها ، گرایش ها ، شرایط و سناریوها است . فرض كنیم مدیران یك منطقه اسكی ، از سیستم اطلاعات جغرافیایی برای افزایش كیفیت اسكی در آن منطقه استفاده كنند . در این صورت GIS‌ باید پاسخگوی چنین پرسش هایی باشد :

▪ موقعیت :

تسهیلاتی نظیر رستوران و فروشگاه در كجا قرار دارند ؟ شاید اسكی بازان بتوانند با استفاده از صفحه تماس (Touch Screen) به این اطلاعات دسترسی پیدا كنند .همچنین GIS‌ می تواند شیب های تند و پرتگاه های خطرناك را نشان دهد .

▪ الگو :

آیا معمولا حوادث در نقاط معینی در پیست اسكی و یا زمان معینی از روز روی می دهند ؟ اگر حوادث گذشته (بعد زمان) در GIS مكان یابی و وارد بانك اطلاعات شده باشند ، GIS می تواند با محاسبه آماری ، اطلاعات را مشخص كند . پس سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند به این سوال پاسخ دهد كه الگوهای جغرافیایی موجود چیست ؟

▪ گرایش :

با ثبت منظم عمق برف ، دمای سطح ، حجم برفاب و شدت برف ،می توان ریزش بهمن در نواحی متفاوت را پیش بینی كرد . یعنی با GIS می توان حدس زد در مدت زمان معین ، تغییرات در كجا رخ می دهند ؟

▪ شرایط :

اگر اطلاعات خوبی درباره پوشش برف ، خطر بهمن و شدت باد جمع آوری شود ، می شود تعیین كرد كه كدام پیست ها بسته و كدامیك باز هستند . به این طریق این پرسش را می توان پاسخ داد كه شرایط خاص در كجا برقرار است ؟

▪ سناریو :

اگر قرار باشد جاده ورود به منطقه اسكی عریض تر شود ، مسلما این كار اثراتی بر محیط و فرضا بر زمین های كشاورزی اطراف خواهد داشت . با GIS می توان این موارد را بررسی كرد و به این پرسش پرداخت كه چنانچه سازمانی اقدام خاصی انجام دهد ، چه پیامدهای مكانی روی خواهد دارد ؟

در پاسخ گویی به این سوالات ، GIS گاه در نقش یك MIS به صورت كلی و گاه در نقش یك DSS ظاهر می شود . فرضاً GIS می تواند به عنوان سیستم پشتیبان تصمیم خانه یابی به كار گرفته شود . برای یافتن یك خانه مناسب ابتدا از مشتركین در مورد اینكه كدام مجموعه از عوامل (هزینه های بیمه ، نزدیكی به مدرسه ، راه آهن و جاده های اصلی ، نواحی شهری و ...)مهم هستند پرسش‌می شود . سپس به این عوامل با توجه به بازتاب اهمیتشان ارزش و امتیاز تخصصی داده می شود .

لایه های داده ها با یكدیگر همپوشانی دارند ، اما با استفاده از ارزش گذاری تلفیق می شوند و لایه با لرزش بالاتر ، تاثیر بیشتری بر نتیجه خواهد داشت .

● قابلیت GIS در جذب داده های مكانی

GIS از دو دسته داده استفاده می كند :

داده های مكانی و داده های توصیفی . آنچه GIS را به سایر سیستم های اطلاعاتی شبیه می كند ، داده های توصیفی است . این داده ها كاراكترهای آشنایی هستند كه از كتابخانه ها ، پرسش نامه ها ، مصاحبه ها و نظایر آن به دست می آیند و مانند همه بانكهای اطلاعاتی دیگر ، محتوای فیلدها و ركوردها را تكمیل می كنند . اما آنچه GIS را ازسیستم های اطلاعاتی دیگر متمایز می سازد و به آن قدرت و ویژگی خاص می بخشد ، داده های مكانی است . داده های مكانی ممكن است اولیه (نظیر ثبت روزانه هواشناسی در منطقه اسكی) یا ثانویه (مانند نقشه های توپوگرافی محلی) باشند ولی در هر حال در قالب سه بعد زمانی ، موضوعی و مكانی می گنجد . مثلا یك حادثه سقوط بهمن ، در زمان ومكان مشخصی صورت می گیرد و موضوع آن نیز مشخص است .

از آنجا كه GIS‌با نقطه ، خط و ناحیه كار می كند ، دریافت اطلاعات ، رقومی كردن آن و ریختن آن در قالب نقشه ،‌با سادگی بیشتری صورت می گیرد . گذشته از آن ، این سیستم امكان می دهد GIS (سیستم تعیین موقعیت جهانی یا(Global Positioning System) در خدمت GIS قرار گیرد . نه تنها عكس برداری هوایی (اولین شیوه سنجش از راه دور) و تصاویر ماهواره ای منابع از داده های مكانی به شمار می روند كه می توانند به صورت خودكار اطلاعات را به GIS‌ منتقل كنند ، بلكه حتی برای حادثه سقوط بهمن و یا هر واقعه دیگری لازم است محل عارضه یا موقعیت ناظر به صورت دقیق مشخص شود . این كار از طریق گیرنده های GIS كوچكی كه موقعیت هر مكان را به كمك ماهواره تعیین می كند ، صورت می گیرد .

● كاربرد متنوع GIS‌

علاوه بر آنچه تا كنون ذكر شد ، GIS كاربردهای بیشمار و روزافزونی دارد . در این مقاله سه پژوهش مختلف در زمینه GIS‌ مورد توجه قرار می گیرد تا ضمن آشنایی بیشتر با كاربردهای آن ، اهمیت استفاده از GIS در عرصه صنعت آب و برق نیز نشان داده شود .

الف) پروفسور كلارك رئیس بخش زمین شناسی و جغرافیای كاج هانتر در نیویورك ، در پژوهشی كه در سال ۱۹۹۶ به همراه دو تن از همكاران خود انجام داده است ، نحوه به كار گیری GIS در اپیدمولوژی را نشان می دهد و علم اطلاعات جغرافیایی را با پزشكی پیوند می زند . او معتقد است افزایش كارایی رایانه ها و كاهش قیمت آنها موجب شده است GIS به طور روز افزون به خدمت رشته های دیگر درآید ، بر آنها تاثیر بگذارد و از آنها تاثیر بگیرد .

مهندس علیرضا قراباغی

---