GIS چيست و چه کاربردهایی دارد؟

gis سيستم اطلاعات جغرافيايي Geographic Information system يك سيستم كامپيوتري می‌‌باشد كه جهت ذخيره و ارایه اطلاعات توصيفي و مكاني به صورت  توأمان استفاده می‌‌شود.

تعاريف مختلفي از GIS توسط اشخاص مختلف ارایه شده است كه از نظر اينجانب كاملترين تعريف به شرح زیر می‌‌باشد:

سیستم اطلاعات جغرافیایی مجموعه‌ای‌ از نرم افزار‌، سخت افزار، داده‌ها، متخصصین و مدل‌های مورد استفاده جهت اخذ، ذخیره سازی، بازیابی، به هنگام سازی، پردازش، تجزیه و تحلیل، انتقال و نمایش داده‌های مکان مرجع شده ‌می‌باشد که ‌به عنوان یک سیستم حا‌می ‌تصمیم گیری، برای حل مشکلات مختلف مورد استفاده قرار ‌می‌گیرد.

‌همان‌طور كه در بالا ذكر شد موقعيت جغرافيايي «مكاني» براي اطلاعات توصيفي در اين سيستم از اهميت بالايي برخوردار است به عبارت ديگر سيستم‌‌هاي GIS براي نگهداري‌، تجزيه و تحليل‌، به روزرساني و ارایه اطلاعاتي به كار مي‌رود كه با موقعيت جغرافيايي به نحوي در ارتباط است.

يكي از مهم‌ترين جنبه‌‌‌هاي يك GIS اين است كه قابليت اين سيستم‌ها به وسيله‌ مشتريان ‌آن‌ها ارزيابي می‌‌شود.

‌همان‌طور كه شرح داده خواهد شد در يك GIS اطلاعات به دو شكل اساسي ارایه می‌‌شوند نقشه‌ها و جداول‌.

البته بايستي از ياد نبريم كه اطلاعات در يك GIS به همين دو صورت هم ذخيره مي‌شوند‌. اما نقش اصلي يك سيستم اطلاعات جغرافيايي در آناليز و پردازش اين اطلاعات می‌‌باشد‌. براي روشن‌‌‌تر  شدن مطلب به ارایه يك مثال می‌‌پردازيم:

تصور كنيد كه براي اراضي كشاورزي يك منطقه تصاوير ماهواره‌‌‌هاي سنجش از دور اخذ شده و پس از پردازش تبديل به نقشه كاربري اراضي و اطلاعات توصيفي از قبيل سطح زير كشت هر محصول، فراواني انواع محصولات كشاورزي، نوع خاك، ميزان منابع آبي، شيب زمين و‌… شده است.

حال پس از ليست كردن اطلاعات توصيفي به تفكيك هر قطعه زمين و تبديل اين اطلاعات به جداول مجزا می‌‌توان يك GIS ساده ساخت كه تنها شامل اطلاعات مربوط به نام مالك، شماره قطعه زمين و مساحت آن، نوع سند، مالكيت، حدود و مرز‌‌هاي زمين، سطح زير كشت، انواع محصولات، نوع خاك، شيب زمين و‌… می‌‌باشد.

حال از چنين سيستم اطلاعات جغرافيايي می‌‌توان پردازش‌ها و آناليز‌‌هايي درخواست نمود. مثلا در زمينه كنترل فرسايش خاك، با اطلاعاتي كه در GIS در دست داريم می‌‌توانيم پيش بيني كنيم كه كدام قسمت‌‌هاي زمين دچار فرسايش خاك خواهند شد.

استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي براي حذف نارسايي‌‌‌هاي ناشي از نقشه‌‌‌هاي خطي آغاز شد. در عمل استفاده از نقشه‌‌‌هاي خطي اطلاعات چنداني از مناطق مختلف ارایه نمی‌‌دهد.

در نظر بگيريد كه يك نقشه توپوگرافي از يك منطقه شهري فقط می‌‌تواند خيابان‌ها و بلوك‌‌‌هاي ساختماني و نهايتا فضا‌هاي سبز را نشان دهد. ولي اطلاعاتي از قبيل مالكيت اراضي، سيستم‌‌هاي لوله كشي آب و فاضلاب، پراكندگي جمعيت در اين منطقه، نرخ بيكاري، اميد به زندگي و‌… كليه اطلاعات توصيفي و آماري در اين نقشه وجود ندارند و حتي قابل گنجاندن در اين نقشه‌ها نمی‌‌باشند.

از طرفي ديگر بررسي‌‌هاي مكاني در حاشيه شيت‌ها كه محل اتصال با شيت‌‌هاي مجاور می‌‌باشند بسيار مشكل و گاه بي نتيجه است‌. زيرا ممكن است نتوانيم دو برگ نقشه مجاور را با هم match كنيم.

يك حسن سيستم اطلاعات جغرافيايي در اين است كه اگرچه اين سيستم ممكن است داراي جداول متعددي از اطلاعات توصيفي به تفكيك قطعه زمين باشد‌، می‌‌توان اين اطلاعات را به صورت‌هاي تركيبي با يكديگر به كار برده و گاهي برخي مقايسه‌ها و آناليزها را انجام داد‌. اما در نقشه خروجي كار تنها از المان‌هايي كه می‌‌خواهيم خروجي بگيريم براي روشن شدن مطلب مثالي می‌‌زنيم:

در نظر بگيريد كه از يك منطقه شهري، نقشه كاملي از قطعه زمين‌ها و خیابان‌ها ، تير‌هاي چراغ برق، سيستم لوله كشي و انتقال نيروي برق، كانال كشي آب‌‌هاي سطحي و‌… تهيه شده است.

همچنين توسط گروه‌‌هاي آمارگيري، اطلاعات مربوط به مالكيت و شماره قطعات زمين، تعداد ساكنان هر قطعه زمين، مساحت ‌آن‌ها، قيمت اراضي در سال جاري، ميزان مجاز برق مصرفي توسط هر واحد ساختماني برحسب نوع كاربري و بسياري اطلاعات ديگر جمع آوري شده و در جداول خاصي نگهداري و ذخيره می‌‌شوند.

حال يك پايگاه داده ساخته ايم كه شامل اطلاعات زيادي است. از اين پايگاه داده كه براي تهيه اطلاعات آن وقت نسبتا كمی ‌‌صرف كرده ايم طيف وسيعي از خروجي‌ها همراه با آناليز‌هاي گوناگون می‌‌توان دريافت نمود.

مثلا در يك خروجي می‌‌توان قطعاتي از منطقه را مشخص نمود كه فشار آب شهري کم است و يا مشتركاني كه برق را بيش از حد مجاز مصرف می‌‌كنند مشخص نمود. همچنين می‌‌توان در نقشه اي جداگانه سيستم مالياتي را بهبود بخشيد زيرا ديگر ميزان دارايي‌‌هاي هر شخص حقيقي و حقوقي كاملا مشخص است.

می‌‌توان در نقشه اي جداگانه آن دسته از مسيل‌‌هاي شهر را كه نياز به لايروبي دارند مشخص نمود. در نقشه اي ديگر می‌‌توان نقاط كور ترافيكي را مشخص نمود و براي رفع معضل ترافيك تصميم گيري نمود و‌…

لذا ‌همان‌طور كه ذكر شد سيستم اطلاعات جغرافيايي يك سامانه اطلاعاتي است كه هرگونه اطلاعاتي را می‌‌توان به صورت  جداول توصيفي و يا نقشه وارد آن نمود. سپس انواع آناليزها را می‌‌توان بر روي اين اطلاعات انجام داده و هر نوع خروجي را از ‌آن‌ها ساخت. 

مولفه‌‌هاي يك GIS

بسياري از مديران و مقامات اداري، امروزه معتقدند كه يك GIS بايستي با يك طرح اجرايي مفصل و جامعي همراه باشد اين طرح بايستي مشخص كند كه چه اطلاعاتي در چه سطحي از صحت جمع آوري خواهند شد، براي اين اطلاعات مدل‌‌هايي را تشريح كند و ليستي از وظايف هريك از افراد سيستم را (شرح وظايف شغلي) تهيه نمايد.

البته بسیاري از مديران موسسات و نهادها اين چنين سيستمی‌‌ را هدفي دست نيافتني می‌‌دانند. اگرچه پيشرفت مراحل يك GIS در صورتي كه به مراحل مشخص تقسيم بندي شود امر دشواري نخواهد بود‌.

به طور كلي می‌‌توان توليد و استفاده از يك GIS را به چهار بخش اساسي زير تقسيم كرد:

ورودي داده‌ها

در اين بخش داده‌ها را از شكل موجودشان كه معمولا نقشه‌‌هاي خطي و جداولي از اطلاعات توصيفي و يا فايل‌‌هاي الكترونيكي از نقشه‌ها و اطلاعات توصيفي و يا عكس‌‌هاي هوايي و‌… می‌‌باشد دريافت نموده و با تبديل فرمت داده‌ها، ‌آن‌ها را به شكل استاندارد آن GIS در می‌‌آورند به طور كلي مرحله وارد نمودن اطلاعات بسيار وقت گير و پرهزينه می‌‌باشد و ممكن است ماه‌ها و يا سال‌ها به طور انجامد شايد در يك تقسيم بندي بتوان گفت كه ورودي داده‌ها فرايندي شامل دو بخش مجزاست:

الف- جمع آوري اطلاعات                 ب- تبديل فرمت و شكل داده‌ها

كه البته براي هر بخش دو حالت را بايد در نظر گرفت: اينكه اطلاعات توصيفي هستند يا مكاني.

اطلاعات توصيفي ممكن است توسط گروه‌‌هاي آمارگيري با مراجعه به مکان‌های روي نقشه و يا دفاتر ثبتي مراكز آمارگيري كشوري، و يا مراجعه به ادارات و سازمان‌هاي دولتي مانند وزارت كشاورزي، وزارت نيرو، وزارت راه و ترابي، سازمان زمين شناسي، سازمان هواشناسي و‌… و استفاده از اطلاعات موجود در اين سازمان‌ها تهيه و جمع آوري شوند.

اطلاعات مكاني «گرافيكي» نيز ممكن است توسط اكيپ‌‌هاي نقشه برداري با مراجعه مستقيم به زمين جمع آوري شوند و پس از كارتوگرافي به نقشه رقومی ‌‌تبديل گردند و يا ممكن است با روش‌‌هاي فتوگرامتري و سنجش از دور نقشه تهيه شود و يا ممكن است بتوان از نقشه‌‌هاي قديمی‌‌ و يا نگاتيو فيلم‌‌هاي چاپ نقشه استفاده نمود.

در مورد جمع آوری اطلاعات ممکن است این سوال پیش بیاید که چرا تمامی داده‌های مربوط به دنیای واقعی را به کار نبریم؟

جواب این است که اولا هرگز نمی‌توان تمامی داده‌ها را جمع آوری نمود‌. ثانیا به تمامی داده‌ها نیازی نداریم‌. از طرفی جمع آوری داده‌ها نیاز به صرف زمان و هزینه دارد‌. در واقع با صرفه‌‌‌ترین نوع جمع آوری داده‌، این است که فقط داده‌های مورد نیاز پایگاه داده را جمع آوری کنیم‌. همچنین داشتن داده‌های اضافی باعث مشکل‌‌‌تر  شدن استفاده از داده‌هایی می شود که واقعا مورد نیاز هستند‌.

از سویی دیگر کیفیت داده‌های جمع آوری شده باید بهینه باشد‌. کیفیت بهینه برای داده‌ها عبارت است از داشتن حداقل سطح کیفیتی که در یک کار لازم است‌. مهمترین عواملی که در کیفیت داده‌ها موثرند عبارتند از :

• دقت accuracy , precision)) : نمایانگر این است که داده‌ها تا چه اندازه صحیح هستند‌.
• زمان (time) : نشان ‌می‌دهد که داده‌ها در چه دوره زمانی جمع آوری شده اند‌.
• به روز بودن (currency) : که نشان‌دهنده این است که داده‌ها تا چه اندازه به روز هستند‌.
• کامل بودن ((completeness : میزان کامل بودن داده‌های جمع آوری شده را نشان ‌می‌دهد‌.

پس از جمع آوري اطلاعات به مرحله تبديل ‌آن‌ها می‌‌رسيم‌. هدف از تبدیل داده‌ها این است که فرمت داده‌ها را به شکلی در آوریم که پایگاه داده امکان ذخیره کردن‌، نگه‌داری و آنالیز کردن ‌آن‌ها را داشته باشد‌.

اطلاعات توصيفي بايد توسط برنامه‌‌هايي مانند Excell و يا خود Arc Info يا ARC GIS و به صورت  تايپ دستي وارد كامپيوتر شوند و اطلاعات مكاني بايستي رقومی ‌‌يا Digitize شوند.

مديريت داده‌ها

مديريت داده‌ها يكي از مولفه‌‌هاي GIS می‌‌باشد كه شامل توابع ذخيره سازي و بازيابي اطلاعات موجود در پايگاه داده‌‌هاي سيستم می‌‌باشد. در بحث مديريت دو جنبه مطرح است‌. يكي مديريت داده‌‌هاي واردشده به سيستم كه فرمت‌ها و ساختارهاي گوناگوني را براي كم حجم شدن اطلاعات بايستي به کار بريم. همچنين ممكن است اطلاعات توصيفي و يا گرافيكي در مواردي جنراليزه شوند.

جنبه ديگر به شناخت و نيازسنجي و امكان سنجي يك GIS باز می‌‌گردد. به عبارت ديگر در حوزه اطلاعات گرافيكي ممكن است در بعضي موارد شهرها به صورت  نقطه نمايش داده شوند و گاهي كل يك شهر موضوع بحث GIS باشد.

در حوزه اطلاعات توصيفي هم تعدد جداول و انواع ارتباطات ‌آن‌ها با يكديگر مطرح می‌‌شود. به عبارت ديگر ممكن است در يك جدول كليه اطلاعات مربوط به رودخانه‌‌هاي يك كشور را داشته باشيم و در جدولي مجزا اطلاعات مربوط به استان‌های آن كشور را داشته باشيم.

حال اگر از GIS بخواهيم كه نام تمام استان‌هایي را كه يك رود خاص در ‌آن‌ها جريان دارد نمايش دهد بايستي ارتباطي ميان جداول رودها و استان‌ها برقرار كنيم.

در پايگاه داده اي كه به روش Relational اطلاعات را در آن ذخيره كرده ايم. ارتباط ميان جداول اطلاعاتي توصيفي می‌‌تواند به صورت  يك به يك، يك به چند و يا چند به چند باشد.

البته قطعا اين ارتباط ميان اطلاعات توصيفي و داده‌‌هاي مكاني نيز برقرار است مثلا اگر بخواهيم بدانيم كه قطعه زمين شماره 2037 متعلق به چه شخصي می‌‌باشد ارتباط يك به يكي ميان جداول توصيفي برقرار كرده ايم. اگر اين قطعه زمين داراي 5 نفر مالك باشد ارتباط يك به چند برقرار می‌‌شود اگر كليه اموال يك شخص و يا كليه بخش‌‌هاي يك استان را بخواهيم ارتباط چند به يك برقرار كرده ايم.

اگر بخواهيم تمام مدارسی را كه در منطقه 2 شهرداري تهران واقع هستند و بيشتر از 20 كلاس درسي دارند را مشخص كنيم ارتباطي را ميان اطلاعات توصيفي و مكاني برقرار كرده ايم.

آناليز داده‌ها در gis

در اين مولفه GIS در حقيقت علت استفاده از يك سيستم GIS را به وضوح درك می‌‌كنيم در آناليز داده‌‌هاي گرافيكي توابعي مانند overlay «روي هم گذاري» لايه‌‌هاي مختلف نقشه‌‌هاي گرافيكي، Buffering و‌… وجود دارند و در مورد اطلاعات توصيفي هم جستجو با توابع مختلف، ايجاد توابع جديد براي جستجو، ايجاد سطرها و ستون‌‌هاي اطلاعاتي و‌… مطرح می‌‌شوند.

‌به عنوان مثال می‌‌توان در GIS كل كشور‌هاي جهان، يك فيلد اضافه نمود و در آن پايتخت همه كشورها را مشخص نمود به اين منظور يك ستون در جدول شهرها اضافه می‌‌شود كه نام آن capital می‌‌باشد. سپس مقابل نام هر شهري كه پايتخت است مقدار Y و مقابل هر شهري كه پايتخت نباشد مقدار N قرار داده می‌‌شود.

خروجي داده‌ها

داده‌‌هاي خروجي در GIS‌‌هاي مختلف، از نظر كيفيت، دقت، نوع و‌…می‌‌توانند متفاوت باشند‌. اين داده‌ها به اشكال مختلفي از قبيل نقشه، جدول، نمودار، گزارش نوشتاري و‌… توليد می‌‌شوند و ممكن است به صورت  كاغذي يا رقومی‌‌ ارایه گردند.

بايستي توجه داشت كه خروجي يك GIS بستگي مستقيم به كاربر، توابع آناليز، بستر پردازش اطلاعات، بروزبودن و صحت اطلاعات ذخيره شده در پايگاه داده GIS دارد. مشخصه اصلي گزارش‌‌هاي گرافيكي (map , chart) رنگ‌ها و سمبل‌‌هاي استفاده شده در ‌آن‌ها است در حالي‌كه گزارش‌‌هاي توصيفي به صورت  جدول يا نوشتار توليد می‌‌شود

مديريت داده‌ها در gis

 مقدمه

شايد تاكنون نام پايگاه داده‌ها را شنيده باشيد پايگاه داده يا Data base‌ها براي نخستين بار در دهه 1960 ميلادي به کار گرفته شدند و به خاطر قابليت‌‌هاي بالاي كامپيوتر در ورود، ذخيره و نمايش اطلاعات خروجي اين پايگاه‌‌هاي داده بسيار مورد توجه قرار گرفتند.

ذخيره سازي حجم عظيمی ‌‌از اطلاعات در ديسك‌‌هاي حافظه كوچك، سرعت بالا در ذخيره سازي و بازيابي اطلاعات، ارزان‌‌‌تر  بودن سيستم‌ها و روش‌‌هاي كامپيوتري و نهايتا تكامل تدريجي تكنولوژي مدرن منجر به اين شد كه طي سال‌‌هاي گذشته شاهد توسعه يافتن و همه گيرشدن استفاده از پايگاه‌‌هاي داده باشيم.

بديهي است كه پيشرفت‌‌هاي چشم گيري در زمينه سخت افزاري و نرم افزاري اين پايگاه‌‌هاي داده اي به وجود آمده است.

شكل گيري سيستم مديريت پايگاه داده Database management system از جمله اين پيشرفت‌ها در زمينه نرم افزاري است. امروزه انواع سيستم‌‌هاي مديريتي پايگاه‌‌هاي داده يا DBMS در دنيا استفاده می‌‌شوند كه در اين فصل به معرفي اجمالي ‌آن‌ها می‌‌پردازيم‌. همچنین در ادامه بحث به تشریح مدل‌های ورود و ذخیره داده در پایگاه‌ها ‌می‌پردازیم‌.

پايگاه داده‌ها

پايگاه داده‌ها، اجتماعي است از اطلاعات در مورد اشيا و ارتباط ‌آن‌ها با يكديگر. ‌به عنوان مثال يك پايگاه داده‌ها ممكن است شامل اسامی‌‌ و آدرس‌ها باشد. خود اسامی ‌‌می‌‌توانند توسط ارتباطات ديگري تقسيم بندي شوند. مانند دوستان، آشنايان، همسايه‌ها‌، مشتريان و‌…

هدف از جمع آوري و كار با اطلاعات يك پايگاه داده اين است اولا بتوان اطلاعاتي را از سيستم بازيابي كرد مانند بازيابي آدرسي كه متعلق به يك شخص است ثانيا بايستي امكان پردازش‌‌هاي اضافي كه در آن ارتباطات چندگانه مطرح می‌‌شود وجود داشته باشد.

در اينجا مساله اي مطرح می‌‌شود و آن تعداد كاربران و سطح دسترسي هريك از آنان به اطلاعات ذخيره شده می‌‌باشد‌. بدين معني كه آيا فايل‌هاي داده می‌‌توانند توسط چندين برنامه از سوي چندين كاربر مورد دستيابي قرار گيرند و آيا ‌آن‌ها می‌‌توانند اين داده‌ها را تغيير دهند و يا اصلاح كنند؟

سوال ديگر اين است كه آيا هر برنامه كه بايستي به هر فايلي دسترسي مستقيم داشته باشد بايستي نحوه ذخيره آن را نيز بداند تا بتواند آن را بازيابي كند؟ در اين صورت دچار افزونگي اطلاعات خواهيم شد و طبعا سرعت كار پايين می‌‌آيد. براي تمامی ‌اين سوالات يك جواب مطرح است و آن توانايي DBMS در رفع معضلات و مشكلات می‌‌باشد.

سيستم مديريت پايگاه داده  DBMS

 يك سيستم مديريت پايگاه داده DBMS تركيبي است از يك مجموعه برنامه كه داده‌‌هاي داخل يك پايگاه داده را اداره و نگهداري می‌‌كند. اين سيستم براي مديريت اشتراك داده‌ها در حالتي منظم، و براي حصول اطمينان از صحت داده‌‌هاي ذخيره شده در پايگاه ايجاد می‌‌شود.

گفتيم كه DBMS سيستمی ‌‌است كه در حقيقت در هنگام به اشتراك گذاري داده‌ها نقش ناظر را ايفا می‌‌كند و از دسترسی همه كاربران به فايل‌هاي امنيتي سيستم جلوگيري می‌‌كند.

يكي از عمده‌‌‌تر ين سودمندي‌‌هاي يك DBMS ارایه مستقل داده‌ها است. اين بدان معناست كه برنامه‌‌هاي كاربري «برنامه‌ها و توابعي كه كاربر به وسيله‌ ‌آن‌ها از پايگاه داده‌ها استفاده می‌‌كند» نيازي به دانستن چگونگي ذخيره شدن فيزيكي اطلاعات در پايگاه داده ندارد.

چون تمام دستيابي به پايگاه داده، از طريق DBMS انجام می‌‌شود. در واقع برنامه كاربردي فرمانی به DBMS صادر می‌‌كند كه داده‌ها را بازيابي كرده و با فرمت موردنياز به برنامه برگرداند.

زماني كه برروي فايل داده‌ها تغييري ايجاد می‌‌شود نيازي به تغيير در برنامه‌‌هاي كاربردي نيست. زيرا چگونگي تغيير فايل داده‌ها در DBMS ذخيره می‌‌شود و اين سيستم خود، اطلاعات را به طور درست ارایه می‌‌كند. خروجي‌‌هاي مختلف با فرمت‌‌هاي مختلف از ديگر توانايي‌‌هاي DBMS است.

مزاياي روش پايگاه داده‌ها:

• كنترل يك DBMS متمركز است يعني توسط يك نفر يا يك گروه كنترل می‌‌شود كه می‌‌تواند تضمين كند كه استاندارد‌هاي كيفي داده‌ها برقرار است، محدوديت‌‌هاي امنيتي اعمال می‌‌شوند و‌…
• داده‌ها به طرز موثري به اشتراك گذاشته می‌‌شوند و قابل انعطاف‌‌‌تر هستند.
• استقلال داده‌ها : برنامه‌‌هاي كاربردي از فرم فيزيكی داده‌‌هاي ذخيره شده، مستقل هستند.
• دستيابي مستقيم كاربران : سيستم‌‌هاي مديريت پايگاه‌‌هاي داده اي امروزه يك واسطه كاربري را ارایه می‌‌دهند كه به ‌آن‌ها User Interface می‌‌گويند به صورتي كه افراد غيربرنامه نويس نيز بتوانند آناليز‌هاي پيشرفته اي را انجام دهند.

ذخیره سازی داده‌های توصیفی

توصيفات هر داده جغرافيايي به صورت  جداول و اعداد و ارقام و يا كلمات ارایه می‌‌شوند. می‌‌دانيم كه هر جدول اطلاعاتي از ركوردها «سطرها» و فيلدها «ستون‌ها»ي مختلفي تشكيل می‌‌شود.

تعداد ركوردها را می‌‌توان بيانگر مقياس مطالعه عوارض و تعداد فيلدها را بيانگر كيفيت مطالعه عوارض دانست. در این بخش نحوه ذخیره شدن اطلاعات توصیفی در پايگاه‌های داده را تشريح می‌‌كنيم:

مدل داده كلاسيك

سازمان مفهومی پايگاه داده‌ها را مدل داده می‌‌نامند سه مدل داده كلاسيك براي سازمان دادن پايگاه داده الكترونيكي وجود دارد. اين مدل‌ها در ابتدا براي كار با اطلاعات مورد نياز جامعه تجاري طراحي و پياده سازي شدند‌. اما در ادامه حتي براي استفاده از محيط‌‌هاي GIS نيز به کار رفتند. در مدل داده كلاسيك چند مفهوم زير بسيار به چشم می‌‌خورند:

• ركورد: گروه كوچكي از اقلام داده كه به هم مرتب هستند. در حقيقت هر يك سطر از جدول اطلاعات يك ركورد است.

يك ركورد نمايانگر اطلاعات مربوط به يك المان يا عارضه Element or Entity‌، يك شي object يك واقعه event يا يك مفهوم concept است.

• فيلد field : در واقع ستون‌‌هاي جداول اطلاعاتي پايگاه داده را field می‌‌نامند كه شامل يك قلم از داده‌هاست.

سه نوع مدل داده كلاسيك وجود دارد كه به اختصار به ‌آن‌ها اشاره می‌‌كنيم:

الف- مدل داده سلسله مراتبي: در اين مدل داده‌ها با ساختار درخت سازماندهي می‌‌شوند و ارتباط ميان هر شي با شي ديگر از طريق سطح آن «سلسله مراتب» تعيين می‌‌شود‌.

يعني مثلا در دانشگاه چند دانشكده و در هر دانشكده چندين درس و هر درس داراي چند دانشجو و‌… كه ارتباط ميان يك دانشجو و يك دانشكده از طريق يك سازمان سلسله مراتبي برقرار می شود. در اين مدل ارتباط ميان اشيا مختلف به صورت  يك به يك يا چند به يك است يعني چند دانشجو به يك دانشكده تعلق دارند و‌…

ب- مدل داده شبكه اي: در اين مدل داده، ارتباط يك به چند هم وجود دارد يعني يك دانشجو می‌‌تواند چند استاد داشته باشد و يك استاد هم می‌‌تواند در چند دانشكده تدريس كند در اين مدل ارتباط چند به چند ممكن نمی‌‌باشد ولي ارتباط ميانی یا ركورد مقطع را می‌‌توان براي پردازش‌‌هاي مختلف ايجاد كرد که اجازه می‌‌دهد نوعي ارتباط چند به چند مجازي به وجود بيايد. در مدل شبكه اي افزونگي اطلاعات كمتر است اما اطلاعات بيشتري در مورد اتصالات بايد در اين مدل ذخيره شود.

ج- مدل داده ارتباطي: در مدل ارتباطي سلسله مراتب فيلد‌هاي داده درون يك ركورد وجود ندارد. يعني هر فيلد می‌‌تواند ‌به عنوان فيلد كليدي استفاده شود. در مدل ارتباطي جداول مختلفي از اطلاعات وجود دارند كه بين ‌آن‌ها عمل پيوست ارتباطي يا joint كردن هم می‌‌تواند انجام شود. يعني هريك از ركورد‌هاي يك جدول به واسطه مشترك بودن يك فيلد‌، با يك ركورد از جدولي ديگر می‌‌تواند joint شود.

با استفاده از مدل ارتباطي، جستجو را می‌‌توان در هر جدول و با هر فيلد توصيفي به طور منفرد يا با هم انجام داد. اين جستجو می‌‌تواند به وسيله‌ اتصال دو يا چند جدول و با استفاده از هريك از اطلاعات توصيفي كه در آن مشترك هستند انجام گیرد.

هرچند بديهي است كه جستجو به دنبال اطلاعات توصيفي در يك جدول بسيار سريع‌‌‌تر و ساده‌‌‌تر از جستجو در چند جدول اطلاعاتي می‌‌باشد اما با كاهش تعداد جدول‌‌هاي داده، افزونگي داده‌های ذخيره شده به سمت افزايش پيش می‌‌رود. بنابراين تعداد، اندازه و سازمان جدول‌‌هاي داده مستقيما برروي حجم ذخيره داده‌ها و سرعت انجام جستجوها تاثيرگذار است.

اما تا زماني كه فيلد داده‌‌هاي مشترك وجود دارد محدوديتي در نوع پرسش‌ها و جستجوها نيست. اين مزيت عمده مدل ارتباطي بر مدل‌‌هاي شبكه اي و سلسله مراتبي است. اين قابليت انعطاف، مدل ارتباطي را مدلي ساخته است كه در GIS‌‌هاي مختلف به صورت فراگير براي ذخيره اطلاعات توصيفي به کار می‌‌رود.

2-3-3 استفاده از مدل ارتباطی در GIS

گفتیم که در GIS از مدل ارتباطی برای سازماندهی پایگاه داده در قسمت داده‌های توصیفی استفاده ‌می‌شود. نمونه اي از مدل داده ارتباطي در يك GIS را در مثال زير بيان می‌‌كنيم:

در نقشه موقعيت جنگل به جدول توصيفي 1 به وسيله‌ ID متصل شده است. اين جدول شامل مساحت و محيط اندازه گيري است. شماره هر موقعيت (stand)‌، اتصالي را به جدول توصيفي 2 كه شامل اطلاعات گونه گياهي غالب و سن درختان است برقرار می‌‌سازد.

– مزایای مدل ارتباطی :

مزاياي اصلي مدل ارتباطي نسبت به مدل‌‌هاي سلسله مراتبي و شبكه اي را  می‌‌توان چنين بيان كرد که اولين بار در سال 1983 توسط Bowers بيان شده اند:

• مدل ارتباطي قابل انعطاف‌‌‌تر از ساير مدل‌ها است. مدل ارتباطی مدلی است كه مقادير داده در جدول‌‌هاي ارتباطي ذخيره می‌‌شود و هيچ گونه محدوديتي براي انواع پردازش‌هايي كه می‌‌تواند صورت پذيرد به وجود نمی‌‌آورد. درحالي كه در مدل‌‌هاي شبكه اي و سلسله مراتبي، نحوه كار با داده‌ها محدود به ساختار دروني مدل داده است.
• مدل ارتباطي داراي پايه تیوري دقيقی در رياضيات است. در واقع فرصت استفاه از روابط رياضي بين ارتباط‌ها ‌به عنوان پايه اي براي پردازش داده‌ها به جاي برنامه نويسي وجود دارد.
• سازمان مدل ارتباطي براي فهم ساده‌‌‌تر است و در نتيجه ابزار مناسبي براي ارتباط با ايده‌‌هاي پديدآورنده پايگاه داده‌ها است.
• پايگاه داده‌‌هاي ارایه شده به وسيله‌ مدل ارتباطي نسبت به دو مدل ديگر در كل دارايي افزونگي كمتري است.

– معایب مدل ارتباطی :

معايب اصلي اين مدل نيز به شرح زير است:

• پياده سازي و اجراي مدل ارتباطي به مراتب سخت‌‌‌تر از دو مدل ديگر است.
• مدل ارتباطي از لحاظ كارايي نسبتا كمتر از دو مدل ديگر است. عدم وجود اتصالات فيزيكي يا اشاره‎گرها كه در دو مدل ديگر وجود دارند اقتضا می‌‌نمايد تا كار با داده‌ها بر پايه انطباق در جدول‌‌هاي ارتباطي انجام پذيرد كه اين عمل بسيار وقت گير است. در نتيجه پايگاه داده‌‌هاي ارتباطي نسبت به دو مدل ديگر به نحو چشم گيري كندتر است.

ذخیره سازی داده‌‌هاي مکانی

‌همان‌طور كه در فصل اول اين نوشتار نيز اشاره كرديم، سيستم GIS لزوما براي حذف نارسايي‌‌هاي استفاه از نقشه‌های خطي و همچنين براي استفاده بهتر از بانك‌‌هاي اطلاعاتي متصل با نقشه‌‌هاي ديجيتال به وجود آمد.

شايد يكي از مهمترين مزاياي يك GIS اين باشد كه ذخيره و نمايش اطلاعات در يك GIS از يكديگر مجزا می‌‌باشند. داده‌ها می‌‌توانند در سطح بالايي از جزیيات ذخيره شوند و سپس در سطحی کلی‌‌‌تر  و با جزیيات كمتر عرضه شوند و در هر مقياس دلخواه با هر سطحي از اطلاعات توصيفي مورد درخواست ارایه شوند.

ترسيم نقشه در GIS به صورت ايجاد يك view در پايگاه داده‌ها می‌‌باشد. هر view را می‌‌توان نسبت به سفارش مورد نظر با مقياس، رنگ و سمبل‌‌هاي مختلف تهيه كرد همچنين انواع جداول توصيفي اضافي را نيز همراه هر نقشه می‌‌توان ‌به عنوان خروجي يا گزارش از سيستم درخواست نمود.

در مورد مختصات داده‌‌هاي جغرافيايي «مكاني» بايستي متذكر شد كه در هر پروژه تهيه GIS تمامی ‌‌اطلاعات مكاني بايستي در يك سيستم مختصات UTM يا محلي تهيه شوند كه مشترك بين تمامی ‌نقشه‌ها از آن محل باشد. در بخش بعدی نحوه ذخیره کردن داده‌های مکانی را از نظر خواهیم گذراند. اما لازم است ابتدا با مفهوم مدل داده برداری (vector) و رستری (raster) آشنا شویم.

مدل‌‌هاي داده فضايي

براي نمايش اجزا فضايي داده‌‌هاي جغرافيايي دو مدل اساسي وجود دارد؛ مدل برداري و مدل رستري. در مدل برداري اشيا يا موقعيت‌ها در جهان واقعي به وسيله نقاط و خطوطي كه مرز‌هاي آن را تعيين می‌‌كند، نمايش داده می‌‌شوند كه تقريبا همانند نحوه‌‌‌تر سيم نقشه به صورت  خطي است. موقعيت هر شي به وسيله‌ مكان آن روي فضاي نقشه كه در يك سيستم مختصات مرجع سازمان يافته است تعريف می‌‌گردد. در اين مدل فضايي براي نمايش عوارض جغرافيايي از نقطه، خط و پلي گون استفاده می‌‌شود.

در مدل رستري فضا به طور منظم به pixel سلول‌‌هايي تقسيم می‌‌شود كه هريك داراي مقدار ارزش مشخصي می‌‌باشند كه با كد هم بيان می‌‌شود. مساحتي كه هر سلول ايجاد می‌‌كند را ضريب تفكيك يا resolution فضايي می‌‌نامند موقعيت عوارض با آدرس «شماره» سطر و ستون سلول‌‌هاي pixel آن مشخص می‌‌شود. مقايسه اي بين مزايا و معايب دو روش برداري و رستري از جدول زير ارایه می‌‌شود:

ذخيره سازي مدل داده‌‌هاي فضايي در gis

براي ذخيره سازي فضايي داده‌‌هاي جغرافيايي ممكن است از هردو روش برداري و رستري استفاده شود. براي اين كار روش‌‌هاي مختلفي وجود دارد كه هريك مزايا و معايب خويش را داشته و براي جلوگيري از افزونگي حجم اطلاعات ذخيره شونده، بالا بردن سرعت دسترسي به اطلاعات، كاهش زمان مصرفي و‌… بوجود آمده اند. در اينجا فقط اين روشها را نام می‌‌بريم و از شرح تك تك آن صرفنظر می‌‌كنيم

الف- مدل داده رستري

• كدگذاري در راستاي طولي run-length encoding
• درخت چهارگانه Quantrees

ب- مدل داده برداري

• مدل داده اسپاگتي
• مدل توپولوژي
• شبكه نامنظم مثلثي TIN

مفهوم و کاربرد لایه در GIS 

در مورد اطلاعات گرافيكي و مكاني بایستی مفهوم لايه را متذكر شویم. ارایه مثال‌های زیر به درک مفهوم لایه چه در حین ورود اطلاعات و چه هنگام آنالیز کردن و نمایش خروجی ‌آن‌ها کمک ‌می‌کند‌.

‌به عنوان مثال در تهيه نقشه از بخشي از شهر تهران توسط GIS موجود، می‌‌توانیم از سمبل‌‌هايي كه نشانگر تير‌هاي چراغ برق، تابلو‌هاي راهنمايي و رانندگي، دكه‌‌هاي روزنامه فروشي، باجه‌‌هاي تلفن همگاني و‌… می‌‌باشند صرف نظر كنيم تا علاوه بر جلوگيري از شلوغ شدن نقشه، اصل دقت و صراحت نقشه را به مخاطره نياندازيم.

حال آنكه در تهيه يك نقشه  از بخشي از شهر تهران از همان پايگاه داده GIS بهتر است كه سمبل‌‌هاي ذكر شده آورده شوند «البته بنا به سفارش كارفرما» تا دقت و صحت نقشه خدشه دار نشود.

در مورد اطلاعات خروجی نيز می‌‌توان مفهوم لايه را طور ديگري تشريح نمود. در نظر بگيريد كه نام و موقعيت تمامی ‌شهر‌هاي جهان را برحسب جمعيتشان می‌‌خواهيم كلاسه بندي كرده و در 8 كلاس مختلف جمعيتي قرار دهيم.

در اينجا تلفيقي از داده‌‌هاي توصيفي و مكاني را داريم به اين معنا كه پس از انجام تحليل مربوطه، نام تمامی ‌شهر‌هاي جهان در اين 8 كلاس قرار گرفته و می‌‌تواند به صورت يك جدول چاپ شوند. موقعيت اين شهرها براساس 8 سمبل «يا رنگ‌‌هاي مختلف» ممكن است روي نقشه اي از دنيا نمايش داده شوند.

مثلا شهر تهران كه با ذكر نامش روي نقشه جهان مشخص شده است رنگ آبي دارد كه نشان دهنده جمعيتي بين 10-6 ميليون نفر است. حال می‌‌توان در يك گزارش فقط شهر‌هايي كه رنگ آبي را دارند مشخص كنيم كه نشان دهنده همان كلاس جمعيتي 10-6 ميليون نفر است. لذا در اين گزارش 7 لايه ديگر خاموش «نامریي» هستند و فقط يك لايه نمايش داده شده است.

لذا در می‌‌يابيم كه اگر در حين ذخيره سازي داده‌‌هاي فضايي «كه در فصل گذشته شرح داديم» براي هر دسته از عوارض لايه خاصي را در نظر بگيريم نتيجه مطلوب‌تري حاصل می‌‌شود كه هم كاربر را از دسترسي به حجم بالاي اطلاعات به درد نخور محفوظ می‌‌كند و هم ارایه پاسخ به پرسش‌ها را با سرعت، دقت و كيفيت بيشتري ممكن می‌‌سازد.

مثلا می‌‌توان راه‌ها را در يك لايه، دكه‌ها را در يك لايه و باجه‌‌هاي تلفن را در يك لايه ديگر قرار داد. هرچه تعداد لايه‌ها بيشتر باشد مطمینا كيفيت كار بالاتر است. در نظر بگيريد كه اگر تمام اطلاعات مربوط به شهر تهران بخواهد در يك لايه ذخيره شوند هنگامی‌‌كه بخواهيم يك view از تهران داشته باشيم «بستگي به حجم و تنوع اطلاعات» مكن است چندين دقيقه طول بكشد تا تمام اطلاعات روي صفحه مانيتور ظاهر شود.

به علاوه در هنگام تغيير zoom هم دچار كندي پردازش می‌‌شويم. اما در صورت تعدد لايه‌ها می‌‌توانيم در هر view فقط لايه‌‌هاي دلخواه را اضافه كنيم در ضمن در هر لحظه در هر view می‌‌توانيم يك يا چند لايه را نيز غيرفعال «خاموش» نمایيم.

روش‌هاي عملي پياده سازي GIS

در طي دهه گذشته روش‌هاي عملي گوناگوني براي ارایه خدمات مديريت داده‌ها براي GIS آغاز شده اند كه در چهار دسته زير قرار می‌‌گيرند:

• توسعه يك سيستم اختصاصي جهت ارایه خدمت ويژه مديريت داده‌ها كه توسط مدل‌‌هاي كاربردي مختف مورد نياز است. اين روش پردازش فايل می‌‌باشد.
• توسعه يك سيستم تركيبي با استفاده از DBMS موجود در بازار «معمولا از نوع ارتباطي» براي ذخيره اطلاعات توصيفي و توسعه نرم افزار ديگري براي مديريت ذخيره و آناليز داده‌‌هاي فضايي «مکانی» با استفاده از خدمات DBMS ارتباطي براي دستيابي به داده‌‌هاي توصيفي.
• استفاده از يك DBMS موجود «كه معمولا ارتباطي است» ‌به عنوان هسته GIS و سپس توسعه الحاقيات extensions به سيستم در صورت لزوم. اگرچه داده‌‌هاي فضايي و توصيفي به وسيله DBMS مديريت می‌‌شوند مقدار قابل توجهي از نرم افزار عموما به DBMS اضافه گرديده تا توابع فضايي و نمايش گرافيكي مورد استفاده در آناليز جغرافيايي را به وجود آورند.
• شروع از ابتداي كار و توسعه يك پايگاه داده فضايي توانا در كار با داده‌‌هاي فضايي و غيرفضايي به صورت يكپارچه.

روش‌هاي دسته اول شامل اغلب GIS‌‌هاي موجود می‌‌باشد كه بارزترين مثال آن نرم افزار شايع آناليز نقشه map Analysis Package می‌‌باشد كه توسط tomlin در سال 1983 عرضه شد.

GIS‌هاي تجاري عمدتا يكي از سه روش بعدي را انتخاب می‌‌كنند. در سيستم Arc/Info كه توسط كمپاني ESRI «موسسه تحقيقاتي سيستم‌‌هاي محيطي» ارایه شد‌، از روش تركيبي يا روش دوم استفاده می‌‌شود. داده‌‌هاي توصيفي و غيرفضايي در سيستم مديريت پايگاه داده اي بنام Info ذخيره می‌‌گردند. سيستم Arc هم ذخيره و بازيابي و پردازش داده‌‌هاي فضايي «مكاني» را برعهده دارد.

GIS ارایه شده توسط شركت سيستم‌‌هاي  Korks هم از روش تركيبي استفاده می‌‌كند. داده‌‌هاي توصيفي در يك DBMS ارتباطي ذخيره گشته و داده‌‌هاي فضايي در يك سيستم پايگاه داده شي‌گرا نگهداري می‌‌شود كه panda ناميده می‌‌شود.  Panda از ساختار Quantree  براي ذخيره داده‌ها استفاده كرده و سيستم پايگاه داده‌ها بر طبق مدل شبكه اي سازمان يافته است.

توابع تحليلي در gis

مقدمه

آنچه يك GIS را از انواع ديگر سيستم‌‌هاي اطلاعاتي و يا DBMS‌ها جدا می‌‌كند وجود توابع تحليلی مكاني است. اين توابع داده‌‌هاي مكاني و توصيفي موجود در يك پايگاه داده را براي پاسخ گويي به پرسش‌هاي كارفرما به کار می‌‌برند.

براي كسب بهترين جواب‌ها از اطلاعات موجود نياز به يك چارچوب مشخص از سوالات می‌‌باشد تا سوال‌هاي درست و مفيد مطرح گردند. در اين مورد براي نيل به هدف بهتر است از انتها شروع كنيم. يعني ابتدا فرض كنيم به جواب رسيده ايم. حال بايد ديد كه اين جواب‌هاي صحيح پاسخ چه سوالاتي هستد و چه مواردي را می‌‌بايستي عنوان كنند و نهايتا اينكه براي ايجاد اين جواب‌ها چه داده‌‌هايي در تحليل به کار رفته اند.

اين روش در طراحي فرايندها و تحليل‌ها تضمين كننده اين است كه تلاش براي جوابگويي به سوالات مرتبط و مناسب متمركز شده باشد.

اطلاعات جغرافيايي در يك GIS طوري سازماندهي می‌‌شوند كه سهولت و كارآيي در استفاده از ‌آن‌ها بهينه گردد. در يك GIS ذخيره داده‌ها و ارایه آن از هم مجزا است لذا در هنگام ذخيره سازي داده‌ها را با بالاترين سطح جزیيات ذخيره می‌‌كنيم و در هنگام ارایه با مقياس خاصي خروجي را تهيه می‌‌كنيم و در واقع اطلاعات را جنراليزه می‌‌نمایيم.

در این بخش برآنیم که چند نوع از توابع آنالیز کننده داده‌های یک data base را معرفی نماییم.

توابع نگهداري و تجزيه و تجليل داده‌‌هاي فضايی

اين توابع جهت انتقال داده‌‌هاي فضايي ويرايش ‌آن‌ها و نيز ارزيابي دقت ‌آن‌ها به کار می‌‌روند. آن توابع شامل توابع تبديل فرمت، تبديلات هندسي، تبديلات سيستم‌‌هاي تصوير نقشه، توابع تلفيق، توابع اتصال لبه‌ها ويرايش گرافيكي و‌… می‌‌باشد.

توابع تبديل فرمت وقتي به کار می‌‌روند كه داده‌ها براي سيستم GIS به طور مناسبي جمع آوري نشده باشد. اين كار عملي وقت گير و گران قيمت است. ‌به عنوان مثال يك نقشه كاغذي بايستي اسكن شده و سپس رقومی‌‌سازي انجام گيرد تا نهايتا به ساختار توپولوژيكي كه براي GIS مورد نياز است برسد.

تبديلات هندسي براي برقراري تعديل بين لايه‌‌هاي يك نقشه در GIS و يا براي نسبت دادن مختصات زميني به يك يا چند لايه يك نقشه به کار می‌‌روند.

تابع تلفيق هنگامی‌‌ به كار می‌‌رود كه مثلا دو نقشه از پوشش‌‌هاي گياهي يك جنگل در سال گذشته و در سال جاري را بخواهيم براي مطالعه بهتر روي هم قرار دهيم. در اينجا به خاطر خطاهایی كه در كار موجود است دو نقشه دقيقا روي هم قرار نخواهند گرفت. لذا با استفاده از اين تابع و تكنيك‌‌هاي خاصي می‌‌توان عمليات تلفيق را انجام داد.

توابع نگهداري و تجزيه و تحليل داده‌‌هاي توصيفي

اين گروه از توابع به منظور ويرايش، بررسي و تجزيه و تحليل داده‌‌هاي توصيفي مورد استفاده قرار می‌‌گيرند. برخي از پردازش‌ها در GIS فقط در حوزه اطلاعات توصيفي انجام می‌‌شود. ‌به عنوان مثال اگر مساحت هر قطعه زمين را در يك جدول ذخيره كرده باشيم تابع جستجوي داده‌‌هاي توصيفي می‌‌تواند شماره قطعات زميني را كه مساحتشان كمتر از 100 متر مربع است را ليست كند.

توابع نگهداري و تجزيه و تحليل داده‌‌هاي توصيفي شامل توابع ويرايش مشخصات توصيفي، توابع پرسشي و توابع تجزيه و تحليل‌‌هاي آماري می‌‌باشد.

1– توابع ويرايش اطلاعات توصيفي به اين اطلاعات اين امكان را می‌‌دهد كه مورد بازيابي، بررسي، ويرايش مجدد و بروزرساني قرار گيرند. اضافه شدن برخي فيلد‌هاي اطلاعاتي به هر جدول و يا حذف و خلاصه سازي برخي فيلدها در هم ديگر و حذف يا اضافه شدن چند ركورد در جداول توصيفي را به كمك اين توابع انجام می‌‌دهند.

ممكن است چند قطعه زمين در هم ادغام شوند و يا مالكيت زمين از فردي به فرد ديگر تغيير يابد. ممكن است شماره پلاك ماشين‌ها دستخوش تغيير شوند و يا جهت كامل‌‌‌تر  كردن GIS شهرداري، ميزان ماليات دريافتي سال 84 از هر قطعه زمين روي جداول اطلاعات توصيفي اضافه شوند. تمام اين تغييرات روي جداول توصيفي را با توابع ويرايش مشخصات توصيفي انجام می‌‌دهند.

2- توابع پرسشي در مورد اطلاعات توصيفي، اطلاعات موجود در پايگاه داده‌‌هاي توصيفي را به وسيله‌ كاربر و براساس شرايط مشخص شده بازيابي می‌‌كند. اين تابع از متداول‌‌‌تر ين توابع مورد استفاده در يك GIS می‌‌باشد.

توابع تجزيه و تحليل توام با داده‌‌هاي فضايي و توصيفي

اساسا قدرت GIS در بهره گيري از توابعي است كه ميان داده‌‌هاي توصيفي و مكاني «فضايي» تجزيه و تحليل انجام می‌‌دهد. محدوده اين تجزيه و تحليل بسيار وسيع است. لذا آنرا به چهار گروه تقسيم می‌‌كنند:

• توابع بازيابي Retrieval و طبقه بندي classification و اندازه گيري measurement
• توابع هم پوشاني «روي هم قرار دادن» overlay
• توابع همسايگي neighboring
• توابع اتصال يا شبكه connectivity or network

 توابع بازيابي:

عمليات بازيابي بر روي داده‌‌هاي فضايي و توصيفي شامل جستجو‌هاي انتخابي، پياده سازي و خروجي داده‌ها بدون نياز به تغيير در موقعيت جغرافيايي عوارض و يا بدون نياز به ايجاد مولفه‌‌هاي جديد است. ايجاد نقشه از يك شهر كه در آن ساختمان‌هاي با عمر بيش از 30 سال با رنگ زرد مشخص شده باشد مثالي از به کارگيري تابع بازيابي است.

 توابع طبقه بندي:

مجموعه‌‌هايي از اطلاعات كه طبق يك الگوي خاص ايجاد شده اند و هريك در يك يا چند مشخصه با هم فرق دارند به وسيله‌ توابع طبقه بندي ايجاد می‌‌شوند.

توابع تعميم:

كه به ‌آن‌ها توابع map-dissolve يا generalization نيز می‌‌گويند عكس عمل طبقه بندي را انجام داده و براي ساده سازي و كاهش جزیيات يك لايه مورد استفاده قرار می‌‌گيرند.

توابع اندازه گيري:

اندازه گيري‌‌هاي فضايي شامل فاصله بين نقاط، طول خط، محيط و مساحت پلي گون‌ها و‌… می‌‌باشد يافتن تمام دبيرستان‌هايي كه مساحت زمين ‌آن‌ها بيش از 800 متر مربع است در GIS يك شهر مثالي واضح از كاربرد توابع اندازه گيري است.

توابع هم پوشاني:

توابع همپوشاني يك GIS استفاده‌‌هاي گسترده اي دارند ‌به عنوان مثال در تهيه نقشه از مناطقي از زمين‌‌هاي يك دشت كه براي چراي گوسفندان مناسب‌‌‌تر  باشد و ميزان ارتفاع آن مناطق زياد نباشد از توابع همپوشاني استفاده می‌‌شود.

توابع همسايگي:

با استفاده از اين توابع مناطقي را كه داراي موقعيت خاصي هستند بررسي می‌‌كنيم. مثلا بررسي ساختمان‌هایی كه در شعاع 5 كيلومتري يك ايستگاه آتش نشاني قرار دارند مثالي از كاربرد تابع همسايگي در يك GIS شهري است.

در هر تابع همسايگي سه پارامتر بايد معلوم باشد در اين مثال اين سه پارامتر را به وضوح می‌‌بنيم. اول هدف كه ايستگاه آتش نشاني می‌‌باشد. دوم مشخصاتي از همسايگي هدف كه در اينجا همسايگي مشخصي از شعاع 5 كيلومتري است و سوم تابعي كه برروي عناصر داخل همسایگي عمل نمايد كه همان يافتن ساختمان‌ها و شمردن ‌آن‌ها در شعاع 5 كيلومتري ايستگاه آتش نشاني است.

توابع يا عمليات همسايگي شامل توابعي نظير جستجو، خط و نقطه در پليگون، توابع توپوگرافي، توابع درون يابي و توابع ايجاد منحني ميزان می‌‌باشد.

 توابع پيوستگي:

علامت مشخصه توابع پيوستگي اين است كه اين توابع مقادير مشخصي را برروي هم جمع می‌‌كنند در يك تابع پيوستگي سه عنصر بايستي مشخص باشد:

• مشخصاتي درباره چگونگي ارتباط متقابل عناصر مكاني با يكديگر
• مجموعه اي از قواعد براي تعيين حركات مجاز در اين ارتباط متقابل
• واحد اندازه گيري

براي نمونه كاربردي از توابع پيوستگي در مورد GIS يك شهر را مثال می‌‌زنيم. می‌‌خواهيم بدانيم كه در سفر از يك نقطه از شهر به نقطه اي ديگر چه مسافتي را بايستي طي كنيم. چگونگي ارتباط ميان عناصر مكاني را از روي نقشه شهر مشخص می‌‌نمایيم.

قواعد مجاز براي حركت می‌‌تواند جهت حركت در خیابان‌هاي يكطرفه و دوطرفه باشد. واحد اندازه گيري نيز متر می‌‌باشد. البته ممكن است در حالات پيچيده‌‌‌تر با افزودن قواعدي مانند سرعت مجاز و حجم ‌‌‌ترافيك معابر، زمان سفر درون شهري را از سيستم سوال كنيم كه نياز به آناليز‌هاي پيشرفته و اطلاعات كامل‌‌‌تري دارد.

توابع آماده سازي داده‌ها براي اخذ خروجي

عمليات تشكيل خروجي از توابعي كمك می‌‌گيرد كه نتايج آناليز‌هاي مختلف را به صور گوناگون آماده چاپ و يا ذخيره ديجيتالي می‌‌كند. از اين توابع می‌‌توان به توابعي كه اطلاعات حاشيه نقشه يا لژاندها را تهيه می‌‌كنند اشاره نمود. توابعي كه انعطاف پذيري بيشتري دارند، قابليت تغيير فونت و سايز نوشته‌‌هاي لژاند، قابليت بزرگ كردن و يا كوچك كردن علامت سمبل‌ها در لژاند، تغيير جاي لژاند، نوشتن نام نقشه و‌… را می‌‌دهند.

توابع آماده سازي براي اخذ خروجي تنوع زيادي دارند. ‌به عنوان مثال تابعي وجود دارد كه امكان نوشتن اسامی‌‌ هر منطقه از نقشه را می‌‌دهد و يا در كنار عوارض امكان درج يك اسم را می‌‌دهد.

تابع ديگري روي علایم گرافيكي بحث می‌‌كند و ممكن است اجازه دهد كه علایم و سمبل‌‌هاي گرافيكي در محيط نرم افزار ايجاد شود يا به محيط نرم افزار «محيط نقشه» وارد شود و يا فقط امكان استفاده از علایم ذخيره شده در حافظه خودش را بدهد.

گزارش كار با GIS

تاكنون يك ديد كلي از آموزش GIS و آنچه كه در آن مطرح است پيدا كرديم. با روش‌هاي ايجاد پايگاه‌هاي داده توصيفي و مكاني و مدل سازي ‌آن‌ها آشنا شديم. ديديم كه بهترين مدل در ساختن DBMS موجود در يك GIS مدل ارتباطي است و بهترين حالت براي ورود اطلاعات گرافيكي «مكاني» به سيستم GIS استفاده از مدل توپولوژيكي می‌‌باشد. در ضمن به طور اجمالي با چند نوع از توابع آناليز يك سيستم GIS آشنايي پيدا كرديم.