عضویت ویژه
09128921121
سلام، مهمان
در سامانه اطلاعات جغرافیایی دو مدل کلی برای ذخیره داده های مکانی_توصیفی و یک مدل ، مخصوص ذخیره داده های توصیفی وجود دارد.
الف : مدل برداری ( وکتوری )
ب : مدل رستری ( پیکسلی )
ج : مدل مخصوص داده های کیفی در جداول توصیفی
هر سه مدل فوق در مفهوم و ساختار دارای تفاوت های اساسی با یکدیگر می باشند که در ادامه به توضیح آن می پردازیم.
الف : مدل برداری
مدل برداری برای نمایش مکانی عوارض و پدیده ها ، از نقطه ، خط و سطح استفاده می کند.همچنین ویژگی ها و خصوصیات کمی و کیفی این داده ها را در جدول توصیفی لایه ها ، جای می دهد.در این مدل نشان دادن روابط فضایی بین عوارض با استفاده از توپولوژی صورت می گیرد.این مدل ، دارای فرمت های مختلفی برای ذخیره داده ها می باشد.
•Shapefile
یکی از رایج ترین فرمت های وکتوری مورد استفاده در محیط GIS ، فرمت Shapefile است.به طوری که می توان گفت نیمی از کاربران این نرم افزار ، از فرمت Shp. برای ترسیم و ذخیره لایه های اطلاعاتی خود استفاده می کنند.علت این گستردگی استفاده را میتوان سرعت بالای این فرمت در ترسیم ، نمایش عوارض ، قابلیت استفاده در نسخه های قدیمی(Arc view8.3 - Arc GIS9.0 - Arc GIS9.2 ) و جدید (Arc GIS9.3 ) این نرم افزار و....... را ذکر کرد.
انواع عوارض ترسیمی در فرمت Shapefile
علاوه بر مزیت های عنوان شده ، این فرمت دارای نقایصی هم هست که مهمترین آن غیر توپولوژیکی بودن این فرمت است.به گونه ای که برای شناسایی و تشخیص روابط بین عوارض آن ، باید آنرا به یکی از فرمت های برداری توپولوژیک دارgeodatabase تبدیل کرد.
• Geodatabase
این مدل که به مدل پایگاه داده اطلاعات مکانی یا پایگاه داده اطلاعات جغرافیایی نیز معروف است ، مدلی برداری ، برای نمایش عوارض و پدیده ها به صورت سلسله مراتبی و همچنین بررسی روابط توپولوژیکی بین آنهاست .این مدل با دو فرمت .mdb و .gdb ساخته می شود که خود دارای زیر مجموعه هایی برای طبقه بندی و تفکیک داده ها از یکدیگر است.در داخل هر Geodatabase برای انجام طبقه بندی بین عوارض گوناگون می توان چندین Feature Dataset ساخت و در داخل آنها Feature Class ها ،که در واقع لایه های نهایی و کلاس عارضه ها هستند ساخته می شوند.ساختار سلسله مراتبی کلاس عارضه ها باعث مدیریت و سازماندهی بهتر داده ها می شود.از مزایای این مدل برای ذخیره داده ها می توان به :
1 – حجم پایین ذخیره سازی در این فرمت
2 – قابلیت بررسی روابط توپولوژیک بین عوارض در این مدل
3 – همخوانی این فرمت با فرمتAccess ، Oraqel و سایر پایگاه های داده ای برای تبادل داده های توصیفی در قالب جداول اطلاعاتی و .......
•Coverage
یکی دیگر از مدل های برداری توپولوژیک دار برای ذخیره عوارض، مدل Coverage است.در واقع این مدل با داشتن خاصیت توپولوژیکی برای تفکیک داده های نرم افزار GIS از نرم افزار CAD توسط شرکت ESRI تولید و به بازار ارایه شده است .خروجی نرم افزار CAD با فرمت .dgn و .dxf نمایش داده می شوند.این خروجی ها دارای روابط توپولوژیکی بین عوارضشان نیستند ،تولید مدل Coverage برای تبدیل این خروجی ها به لایه های توپولوژیکی ، این مشکل را حل کرده است.اجزای تشکیل دهنده Coverage ها را در شکل زیر مشاهده می کنید.
•TIN
از دیگر مدل های برداری ، فرمت TIN است.TIN یک مدل ارتفاعی سه بعدی برای نمایش عوارض و پدیده های سطح زمین است.در این مدل از مثلث هایی نامنظم برای نمایش عوارض و پستی و بلندی های سطح زمین استفاده می شود.هر مثلث حاوی اطلاعاتی درباره ارتفاع ،شیب و جهت شیب یک منطقه از سطح زمین است.اجزاء تشکیل دهنده آن شامل نقطه ، خط و سطح است که عدد مربوط به ارتفاع در عوارض نقطه ای آن ذخیره می شود.
ب : مدل رستری ( پیکسلی )
این مدل بر خلاف مدل برداری از یک شبکه منظم سلولی برای نمایش عوارض استفاده می کند.مدل رستری دارای ساختاری ساده و مشتمل بر ردیف ها و ستون هایی هست ، که کوچکترین جزء تشکیل دهنده آن را پیکسل می نامند.این مدل ذخیره که با نام های دیگری همچون ، داده های شبکه ای ،رستری ،پیکسلی و تصویر نیز یاد می شود،از سلول های مربع شکل هم اندازه در قالب ردیف ها و ستون ها تشکیل می شود.در این مدل هر پیکسلی دارای مختصات X و Y تثبیت شده و مشخصی است.در این مدل عوارض نقطه ای به کمک یک سلول منفرد،عوارض خطی را به کمک رشته ای از پیکسل های ممتد و سطوح را به وسیله پهنه و یا مجموعه ای از پیکسل های متصل به هم چسبیده نمایش داده می شود.به واسطه همین نوع نمایش ، عوارض این مدل نسبت به مدل برداری دارای قابلیت تحلیلی و آنالیزی بسیار بالاتری است.داده های رستری به نسبت داده های وکتوری از تنوع بیشتری برخوردار هستند.
برخی از انواع داده های رستری :
1 – تصاویر ماهواره ای
2 – عکس های هوایی
3 – نقشه های کاغذی اسکن شده
4 – مدل های رقومی ارتفاعی
داده ها به چند صورت رستری می شوند :
1 – بعضی از داده ها با اسکن کردن و تبدیل به تصویر شدن
2 – بعضی دیگر با تهیه داده های رستری از روی داده های وکتوری به کمک انواع نرم افزار ها
3 – و یا دریافت داده ها به صورت رقومی از دیگر ورودی ها مثل ثبت داده ها ی ماهواره ها به صورت رقومی
همانطور که گفته شد در این مدل هر پیکسلی دارای ارزش عددی مختص به خودش است که به دو صورت ارزش گذاری می شود.
1 – ارزش گذاری با اعداد صحیح 2 – ارزش گذاری با اعداد اعشاری
ارزش گذاری با اعداد صحیح مخصوص داده هایی است که دارای رتبه بندی و طبقه بندی هستند،مثلاً اعداد داده های مربوط به نقشه تراکم پوشش گیاهی یک منطقه که تراکم زیاد را با عدد 1 ،تراکم متوسط با عدد 2 ، و تراکم کم با عدد 3 ارزش گذاری شده اند.از مزایای این ارزش گذاری برای داده ها ، استفاده از آنها در جدول اطلاعاتی لایه رستری است.
ارزش گذاری با اعداد اعشاری در خصوص عوارضی بکار می رود که دارای داده های پیوسته هستند ، مثلاً عدد مربوط به میزان ارتفاع ، میزان بارندگی یا درجه حرارت و..... یک نقشه رستری ، می تواند شامل اعدادی مثل 26/ 1002 ، 90 / 1500و .... باشد.به واسطه ارزش گذاری اعشاری این داده ها ، این فرمت (اعشاری) ، حجم بیشتری را نسبت به فرمت قبلی ( ارزش گذاری با اعداد صحیح ) به خود اختصاص می دهد.
در مدل رستری ، ابعاد و اندازه پیکسل ها نشاندهنده درجه وضوح و قدرت تفکیک آن است.بطوری که هر قدر ابعاد آن کوچکتر باشد لایه رستری از وضوح بیشتری برخوردار بوده و برای نمایش دقیق تر عوارض مناسب تر است.البته به همان میزان که ابعاد پیکسل ها کوچکتر می شود حجم ذخیره سازی آن نیز بیشتر می شود.
هر دو مدل ذخیره سازی که توضیح داده شد قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند ولی در هر رفت و برگشتی تعدادی از ارزش داده ها دچار تغیراتی می شوند،اعمال دقت بیشتر و استفاده از روش های مناسب تر می تواند از بروز این مشکل جلوگیری کند و یا آنرا به حداقل برساند.
ج : مدل مخصوص داده های کیفی در جداول توصیفی
جداول توصیفی دو دسته اند.
1 – جداول توصیفی که اطلاعات کیفی عوارض لایه را نگهداری می کنند.
2 – جداول توصیفی که فاقد اطلاعات مکانی و عوارض زمینی هستند.
ساختار جداول توصیفی در لایه ها مشتمل بر سطر ها و ستون هایی است که سطر های آن معرف و نشاندهنده وجود عوارض مکانی و ستون های آن معرف خصوصیات توصیفی عوارض است.در اصلاح GIS ، سطرها رکود (Record)و ستون های جدول توصیفی ، فیلد (Field)نامیده می شوند.
همانطور که در بالا اشاره شد دو مدل وکتوری و رستری , علاوه بر ذخیره داده های مکانی ، قادر به ذخیره سازی داده های توصیفی نیز هستند. ( بجز مدل رستری که دارای ارزش عددی اعشاری است.) اما در محیط GIS فرمت هایی مجزا نیز جهت ذخیره سازی داده های توصیفی و کیفی بصورت یک پایگاه داده مستقل پیش بینی شده است.در دو مدل قبلی مانند فرمت های Shapefile و Coverage ، داده های مکانی و توصیفی یک لایه ، در یک محل ولی جدای از یکدیگر ذخیره می شوند.در شکل زیر اجزای تشکیل دهنده یک Shapefile را مشاهده می کنید.در بین این اجزاء Latian.dbf جهت ذخیره سازی اطلاعات جدول توصیفی لایه استفاده می شود.
اطلاعات توصیفی ذخیره شده در Latian.dbf به وسیله ID های تعریف شده برای عوارض مکانی به آنها متصل می شود.
در مورد اول (جداول توصیفی اطلاعات کیفی عوارض لایه) با ساخت لایه یا کلاس عارضه مکانی ، جدول توصیفی بصورت ضمیمه لایه ساخته می شود.اما بحث ما در اینجا ساخت جداول توصیفی مستقل ، بدون عوارض مکانی است.
فرمت ساخت جدول توصیفی مستقل در محیط GIS ، .dbf است.
الف : مدل برداری ( وکتوری )
ب : مدل رستری ( پیکسلی )
ج : مدل مخصوص داده های کیفی در جداول توصیفی
هر سه مدل فوق در مفهوم و ساختار دارای تفاوت های اساسی با یکدیگر می باشند که در ادامه به توضیح آن می پردازیم.
الف : مدل برداری
مدل برداری برای نمایش مکانی عوارض و پدیده ها ، از نقطه ، خط و سطح استفاده می کند.همچنین ویژگی ها و خصوصیات کمی و کیفی این داده ها را در جدول توصیفی لایه ها ، جای می دهد.در این مدل نشان دادن روابط فضایی بین عوارض با استفاده از توپولوژی صورت می گیرد.این مدل ، دارای فرمت های مختلفی برای ذخیره داده ها می باشد.
•Shapefile
یکی از رایج ترین فرمت های وکتوری مورد استفاده در محیط GIS ، فرمت Shapefile است.به طوری که می توان گفت نیمی از کاربران این نرم افزار ، از فرمت Shp. برای ترسیم و ذخیره لایه های اطلاعاتی خود استفاده می کنند.علت این گستردگی استفاده را میتوان سرعت بالای این فرمت در ترسیم ، نمایش عوارض ، قابلیت استفاده در نسخه های قدیمی(Arc view8.3 - Arc GIS9.0 - Arc GIS9.2 ) و جدید (Arc GIS9.3 ) این نرم افزار و....... را ذکر کرد.
انواع عوارض ترسیمی در فرمت Shapefile
علاوه بر مزیت های عنوان شده ، این فرمت دارای نقایصی هم هست که مهمترین آن غیر توپولوژیکی بودن این فرمت است.به گونه ای که برای شناسایی و تشخیص روابط بین عوارض آن ، باید آنرا به یکی از فرمت های برداری توپولوژیک دارgeodatabase تبدیل کرد.
• Geodatabase
این مدل که به مدل پایگاه داده اطلاعات مکانی یا پایگاه داده اطلاعات جغرافیایی نیز معروف است ، مدلی برداری ، برای نمایش عوارض و پدیده ها به صورت سلسله مراتبی و همچنین بررسی روابط توپولوژیکی بین آنهاست .این مدل با دو فرمت .mdb و .gdb ساخته می شود که خود دارای زیر مجموعه هایی برای طبقه بندی و تفکیک داده ها از یکدیگر است.در داخل هر Geodatabase برای انجام طبقه بندی بین عوارض گوناگون می توان چندین Feature Dataset ساخت و در داخل آنها Feature Class ها ،که در واقع لایه های نهایی و کلاس عارضه ها هستند ساخته می شوند.ساختار سلسله مراتبی کلاس عارضه ها باعث مدیریت و سازماندهی بهتر داده ها می شود.از مزایای این مدل برای ذخیره داده ها می توان به :
1 – حجم پایین ذخیره سازی در این فرمت
2 – قابلیت بررسی روابط توپولوژیک بین عوارض در این مدل
3 – همخوانی این فرمت با فرمتAccess ، Oraqel و سایر پایگاه های داده ای برای تبادل داده های توصیفی در قالب جداول اطلاعاتی و .......
•Coverage
یکی دیگر از مدل های برداری توپولوژیک دار برای ذخیره عوارض، مدل Coverage است.در واقع این مدل با داشتن خاصیت توپولوژیکی برای تفکیک داده های نرم افزار GIS از نرم افزار CAD توسط شرکت ESRI تولید و به بازار ارایه شده است .خروجی نرم افزار CAD با فرمت .dgn و .dxf نمایش داده می شوند.این خروجی ها دارای روابط توپولوژیکی بین عوارضشان نیستند ،تولید مدل Coverage برای تبدیل این خروجی ها به لایه های توپولوژیکی ، این مشکل را حل کرده است.اجزای تشکیل دهنده Coverage ها را در شکل زیر مشاهده می کنید.
از دیگر مدل های برداری ، فرمت TIN است.TIN یک مدل ارتفاعی سه بعدی برای نمایش عوارض و پدیده های سطح زمین است.در این مدل از مثلث هایی نامنظم برای نمایش عوارض و پستی و بلندی های سطح زمین استفاده می شود.هر مثلث حاوی اطلاعاتی درباره ارتفاع ،شیب و جهت شیب یک منطقه از سطح زمین است.اجزاء تشکیل دهنده آن شامل نقطه ، خط و سطح است که عدد مربوط به ارتفاع در عوارض نقطه ای آن ذخیره می شود.
ب : مدل رستری ( پیکسلی )
این مدل بر خلاف مدل برداری از یک شبکه منظم سلولی برای نمایش عوارض استفاده می کند.مدل رستری دارای ساختاری ساده و مشتمل بر ردیف ها و ستون هایی هست ، که کوچکترین جزء تشکیل دهنده آن را پیکسل می نامند.این مدل ذخیره که با نام های دیگری همچون ، داده های شبکه ای ،رستری ،پیکسلی و تصویر نیز یاد می شود،از سلول های مربع شکل هم اندازه در قالب ردیف ها و ستون ها تشکیل می شود.در این مدل هر پیکسلی دارای مختصات X و Y تثبیت شده و مشخصی است.در این مدل عوارض نقطه ای به کمک یک سلول منفرد،عوارض خطی را به کمک رشته ای از پیکسل های ممتد و سطوح را به وسیله پهنه و یا مجموعه ای از پیکسل های متصل به هم چسبیده نمایش داده می شود.به واسطه همین نوع نمایش ، عوارض این مدل نسبت به مدل برداری دارای قابلیت تحلیلی و آنالیزی بسیار بالاتری است.داده های رستری به نسبت داده های وکتوری از تنوع بیشتری برخوردار هستند.
برخی از انواع داده های رستری :
1 – تصاویر ماهواره ای
2 – عکس های هوایی
3 – نقشه های کاغذی اسکن شده
4 – مدل های رقومی ارتفاعی
داده ها به چند صورت رستری می شوند :
1 – بعضی از داده ها با اسکن کردن و تبدیل به تصویر شدن
2 – بعضی دیگر با تهیه داده های رستری از روی داده های وکتوری به کمک انواع نرم افزار ها
3 – و یا دریافت داده ها به صورت رقومی از دیگر ورودی ها مثل ثبت داده ها ی ماهواره ها به صورت رقومی
همانطور که گفته شد در این مدل هر پیکسلی دارای ارزش عددی مختص به خودش است که به دو صورت ارزش گذاری می شود.
1 – ارزش گذاری با اعداد صحیح 2 – ارزش گذاری با اعداد اعشاری
ارزش گذاری با اعداد صحیح مخصوص داده هایی است که دارای رتبه بندی و طبقه بندی هستند،مثلاً اعداد داده های مربوط به نقشه تراکم پوشش گیاهی یک منطقه که تراکم زیاد را با عدد 1 ،تراکم متوسط با عدد 2 ، و تراکم کم با عدد 3 ارزش گذاری شده اند.از مزایای این ارزش گذاری برای داده ها ، استفاده از آنها در جدول اطلاعاتی لایه رستری است.
ارزش گذاری با اعداد اعشاری در خصوص عوارضی بکار می رود که دارای داده های پیوسته هستند ، مثلاً عدد مربوط به میزان ارتفاع ، میزان بارندگی یا درجه حرارت و..... یک نقشه رستری ، می تواند شامل اعدادی مثل 26/ 1002 ، 90 / 1500و .... باشد.به واسطه ارزش گذاری اعشاری این داده ها ، این فرمت (اعشاری) ، حجم بیشتری را نسبت به فرمت قبلی ( ارزش گذاری با اعداد صحیح ) به خود اختصاص می دهد.
در مدل رستری ، ابعاد و اندازه پیکسل ها نشاندهنده درجه وضوح و قدرت تفکیک آن است.بطوری که هر قدر ابعاد آن کوچکتر باشد لایه رستری از وضوح بیشتری برخوردار بوده و برای نمایش دقیق تر عوارض مناسب تر است.البته به همان میزان که ابعاد پیکسل ها کوچکتر می شود حجم ذخیره سازی آن نیز بیشتر می شود.
هر دو مدل ذخیره سازی که توضیح داده شد قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند ولی در هر رفت و برگشتی تعدادی از ارزش داده ها دچار تغیراتی می شوند،اعمال دقت بیشتر و استفاده از روش های مناسب تر می تواند از بروز این مشکل جلوگیری کند و یا آنرا به حداقل برساند.
ج : مدل مخصوص داده های کیفی در جداول توصیفی
جداول توصیفی دو دسته اند.
1 – جداول توصیفی که اطلاعات کیفی عوارض لایه را نگهداری می کنند.
2 – جداول توصیفی که فاقد اطلاعات مکانی و عوارض زمینی هستند.
ساختار جداول توصیفی در لایه ها مشتمل بر سطر ها و ستون هایی است که سطر های آن معرف و نشاندهنده وجود عوارض مکانی و ستون های آن معرف خصوصیات توصیفی عوارض است.در اصلاح GIS ، سطرها رکود (Record)و ستون های جدول توصیفی ، فیلد (Field)نامیده می شوند.
همانطور که در بالا اشاره شد دو مدل وکتوری و رستری , علاوه بر ذخیره داده های مکانی ، قادر به ذخیره سازی داده های توصیفی نیز هستند. ( بجز مدل رستری که دارای ارزش عددی اعشاری است.) اما در محیط GIS فرمت هایی مجزا نیز جهت ذخیره سازی داده های توصیفی و کیفی بصورت یک پایگاه داده مستقل پیش بینی شده است.در دو مدل قبلی مانند فرمت های Shapefile و Coverage ، داده های مکانی و توصیفی یک لایه ، در یک محل ولی جدای از یکدیگر ذخیره می شوند.در شکل زیر اجزای تشکیل دهنده یک Shapefile را مشاهده می کنید.در بین این اجزاء Latian.dbf جهت ذخیره سازی اطلاعات جدول توصیفی لایه استفاده می شود.
اطلاعات توصیفی ذخیره شده در Latian.dbf به وسیله ID های تعریف شده برای عوارض مکانی به آنها متصل می شود.
در مورد اول (جداول توصیفی اطلاعات کیفی عوارض لایه) با ساخت لایه یا کلاس عارضه مکانی ، جدول توصیفی بصورت ضمیمه لایه ساخته می شود.اما بحث ما در اینجا ساخت جداول توصیفی مستقل ، بدون عوارض مکانی است.
فرمت ساخت جدول توصیفی مستقل در محیط GIS ، .dbf است.