کاربرد GIS در مدیریت بلایای طبیعی:نگاهی متفاوت به فناوری مکانی

کاربرد GIS در مدیریت بلایای طبیعی:نگاهی متفاوت به فناوری مکانی عنوان پستی است که دکتر سعید جوی زاده آن را با شما به اشتراک می گذارد

الف. مفاهیم اولیه GIS
ب. استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی در ارزیابی مخاطرات طبیعی و برنامه ریزی توسعه یکپارچه
ج. رهنمودهایی برای تهیه یک GIS
نتیجه گیری
مراجع

حوادث طبیعی مانند زلزله و طوفان می تواند برای انسان خطرناک باشد. بلایایی که مخاطرات طبیعی می توانند ایجاد کنند عمدتاً نتیجه اقدامات انسان است که آسیب پذیری را افزایش می دهد یا عدم اقدامی برای پیش بینی و کاهش آسیب احتمالی این رویدادها. فصل‌های قبلی روشن می‌کنند که این کتاب بیش از توصیف خطرات انجام می‌دهد. به این موضوع می پردازد که چگونه می توان این اطلاعات را در برنامه ریزی توسعه گنجاند تا تأثیر مخاطرات طبیعی را کاهش دهد. برنامه ریزان با مجموعه گیج کننده ای از اطلاعات نامتجانس آشنا هستند که باید در فرآیند برنامه ریزی تجزیه و تحلیل و ارزیابی شوند. با این حال، این فرآیند با مجموعه داده‌های کاملاً جدید در ارزیابی مخاطرات طبیعی مختلف، به طور جداگانه و ترکیبی، و با توجه به نیاز به تجزیه و تحلیل این خطرات با توجه به توسعه موجود و برنامه‌ریزی شده، پیچیده است.

در کنار این پیچیدگی‌های اضافه، تکنیک‌هایی برای مدیریت اطلاعات وجود دارد تا برنامه‌ریز را تحت تأثیر قرار ندهد. در این میان سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، ابزاری سیستماتیک برای ارجاع جغرافیایی تعدادی از «لایه‌های» اطلاعات برای تسهیل همپوشانی، کمی‌سازی و ترکیب داده‌ها به منظور جهت‌دهی تصمیم‌ها هستند.

این فصل اثربخشی سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی، به‌ویژه سیستم‌های مبتنی بر رایانه شخصی، را به عنوان ابزاری برای مدیریت مخاطرات طبیعی در زمینه برنامه‌ریزی توسعه یکپارچه نشان می‌دهد. این فصل برای دو مخاطب متفاوت است. برای برنامه ریزان، کاربرد این ابزار را با ارائه تعدادی مثال کاربردی از برنامه های کاربردی که مستقیماً از تجربیات برنامه ریزان استخراج شده اند نشان می دهد. به تصمیم گیرندگان آژانس های برنامه ریزی این پیام را می دهد که اگر آژانس آنها اکنون به یک GIS دسترسی ندارد، مطمئناً باید در مورد آن فکر کنند. زیردستان فنی باید در اینجا ابزاری برای ارائه استدلال های مناسب برای استفاده از GIS به تصمیم گیرندگان ناآگاه بیابند.

دلایل متعددی وجود دارد که چرا آژانس های برنامه ریزی در کشورهای آمریکای لاتین و کارائیب از GIS بهره می برند:

– می تواند به طرز شگفت آوری ارزان باشد. با انتخاب صحیح یک سیستم و کاربرد آن می توان از تجهیزات بسیار گران قیمت و تکنسین های بسیار متخصص اجتناب کرد. محدودیت اصلی ممکن است کمبود بودجه نباشد بلکه کمبود پرسنل و تجهیزات مناسب باشد.- می تواند بهره وری یک تکنسین را چند برابر کند. و

– بدون در نظر گرفتن هزینه های مربوطه، می تواند نتایج با کیفیت بالاتری نسبت به دستی به دست آورد. این می‌تواند تصمیم‌گیری را تسهیل کند و هماهنگی بین سازمان‌ها را در زمانی که کارایی بالاتر است، بهبود بخشد.

با این فرض که برخی از خوانندگان با GIS ناآشنا هستند، این فصل ابتدا برخی از مفاهیم اساسی را که عملیات، عملکردها و عناصر یک سیستم را پوشش می دهد، مرور می کند. در ادامه تعدادی نمونه از برنامه های کاربردی برای مدیریت مخاطرات طبیعی در سطوح ملی، زیرملی و محلی آمده است تا به خواننده کمک کند مزایا و محدودیت های GIS را ارزیابی کند. یک فرآیند سه مرحله ای برای تصمیم گیری برای دستیابی یا ارتقای قابلیت GIS ارائه شده است: (1) نیازسنجی، تعیین برنامه ها و اهداف GIS آژانس و کاربران مشترک احتمالی. (2) تجزیه و تحلیل هزینه ها و منافع حاصل از کسب. (3) دستورالعمل های مختصری برای انتخاب سخت افزار و ترکیب نرم افزار مناسب. فصل با بحث کوتاهی در مورد چگونگی راه اندازی یک سیستم به پایان می رسد.

در این فصل تلاشی برای جایگزینی بسیاری از راهنماهای فنی در مورد نحوه انتخاب و راه اندازی GIS نیست. هنگامی که آژانس تصمیم گرفت که دستیابی به یک سیستم را در نظر بگیرد، به راهنمایی های خاص تری در قالب ادبیات تکمیلی و/یا کمک فنی نیاز دارد.

الف. مفاهیم اساسی GIS

1. GIS چیست؟
2. عملیات و توابع GIS
3. عناصر یک GIS

1. GIS چیست؟

مفهوم سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) جدید نیست. زمانی که نقشه‌های مربوط به یک موضوع که در تاریخ‌های مختلف ساخته شده بودند، برای شناسایی تغییرات با هم مشاهده می‌شدند، برای اولین بار از نظر مفهومی استفاده شد. به طور مشابه، زمانی که نقشه‌هایی که انواع مختلف اطلاعات را برای یک منطقه نشان می‌دهند برای تعیین روابط روی هم قرار گرفتند، مفهوم GIS در واقع مورد استفاده قرار گرفت. آنچه جدید است و به سرعت در حال پیشرفت است، پیشرفت فناوری رایانه است که امکان بررسی کم هزینه مناطق بزرگ را به طور مکرر و با افزایش حجم داده ها فراهم می کند. دیجیتالی کردن، دستکاری اطلاعات، تفسیر و بازتولید نقشه، همگی مراحل تولید GIS هستند که اکنون می‌توان به سرعت و تقریباً در زمان واقعی به دست آورد.

مفهوم GIS اساساً مشابه یک پانل بسیار بزرگ است که از جعبه‌های باز به شکل مشابهی تشکیل شده است که هر جعبه یک ناحیه مشخص در سطح زمین را نشان می‌دهد. همانطور که هر عنصر اطلاعات در مورد یک ویژگی خاص (خاک، بارندگی، جمعیت) که در منطقه اعمال می شود شناسایی می شود، می توان آن را در کادر مربوطه قرار داد. از آنجایی که از لحاظ نظری محدودیتی برای مقدار اطلاعاتی که می توان در هر کادر وارد کرد وجود ندارد، حجم بسیار زیادی از داده ها را می توان به شیوه ای منظم جمع آوری کرد. پس از تخصیص ویژگی های نسبتا کمی به سیستم جعبه، آشکار می شود که مجموعه ای از اطلاعات نقشه برداری شده تولید شده است و می توان برای آشکار کردن روابط فضایی بین ویژگی های مختلف، به عنوان مثال، رویدادهای خطرناک، منابع طبیعی، و پدیده های اجتماعی-اقتصادی، روی آنها همپوشانی کرد. شکل 5-1).

انواع مختلفی از GIS وجود دارد که برخی برای مطالعات برنامه ریزی توسعه یکپارچه و مدیریت مخاطرات طبیعی مناسب تر از سایرین هستند. در ابتدایی‌ترین سطح، تکنیک‌های روکش دستی ساده‌ای وجود دارد، مانند روشی که McHarg در طراحی با طبیعت پیشنهاد کرد، که ثابت کرده‌اند ابزار بسیار ارزشمندی هستند. با این حال، اطلاعات مورد نیاز برای مدیریت خطر و برنامه‌ریزی توسعه می‌تواند به قدری طاقت‌فرسا شود که کنار آمدن دستی با آن تقریباً غیرممکن است. در انتهای دیگر، سیستم های کامپیوتری بسیار پیچیده ای قرار دارند که می توانند داده های علمی پایه مانند تصاویر ماهواره ای را تجزیه و تحلیل کنند و می توانند با استفاده از پلاترها، نقشه های بزرگ مقیاس با کیفیت نقشه برداری عالی تولید کنند. چنین سیستم هایی بسیار گران هستند، کار با آنها دشوار است و ممکن است از نیازهای بسیاری از دفاتر برنامه ریزی فراتر رود.

شکل 5-1. ویژگی های همپوشانی یک GIS

در میان GIS کامپیوتری، GIS مبتنی بر کامپیوتر مقرون به صرفه‌ترین و نسبتاً ساده‌ترین کارکرد است و می‌تواند نقشه‌هایی در مقیاس‌های مختلف و اطلاعات جدولی مناسب برای تجزیه و تحلیل مکرر، طراحی پروژه و تصمیم‌گیری ایجاد کند. اگرچه GIS مبتنی بر رایانه ممکن است نقشه‌هایی با کیفیت کارتوگرافی یا جزئیات کافی برای طراحی مهندسی تولید نکند، اما برای تیم‌های برنامه‌ریزی که مسائل مربوط به مخاطرات طبیعی را در پروژه‌های توسعه یکپارچه تجزیه و تحلیل می‌کنند، بسیار مفید هستند.

داده های دستکاری شده توسط یک GIS مبتنی بر کامپیوتر به یکی از دو روش مرتب می شوند: به صورت شطرنجی یا بردار. مدل شطرنجی از سلول های شبکه برای ارجاع و ذخیره اطلاعات استفاده می کند. یک منطقه برای مطالعه به یک شبکه یا ماتریس از سلول های مربعی (گاهی مستطیلی) با اندازه یکسان تقسیم می شود و ویژگی های اطلاعاتی که به صورت مجموعه ای از اعداد نشان داده می شوند در هر سلول برای هر لایه یا ویژگی پایگاه داده ذخیره می شود. یک سلول می تواند یا ویژگی غالب موجود در آن سلول یا توزیع درصدی همه ویژگی های موجود در همان سلول را نمایش دهد. سیستم‌های مبتنی بر شطرنجی روابط فضایی بین متغیرها را واضح‌تر از همتایان مبتنی بر برداری خود تعریف می‌کنند، اما وضوح درشت‌تر ناشی از استفاده از ساختار سلولی، دقت فضایی را کاهش می‌دهد.

داده های برداری ترجمه نزدیک تری از نقشه اصلی است. این سیستم ها همه اطلاعات را به عنوان نقاط، خطوط یا چند ضلعی ها ارجاع می دهند و مجموعه ای منحصر به فرد از مختصات X، Y را به هر ویژگی اختصاص می دهند. معمولاً برنامه‌های نرم‌افزاری سیستم برداری این قابلیت را دارند که بخش کوچکی از نقشه را برای نشان دادن جزئیات بیشتر یا کاهش یک منطقه و نشان دادن آن در زمینه منطقه‌ای، بزرگ‌نمایی کنند. داده های برداری می توانند تعداد بیشتری از ورودی های همپوشانی احتمالی یا لایه های داده را با سهولت بیشتری ارائه دهند. مدل برداری مناطق نگاشت شده را با دقت بیشتری نسبت به یک سیستم شطرنجی نشان می دهد، اما از آنجا که هر لایه به طور منحصر به فرد تعریف شده است، تجزیه و تحلیل اطلاعات از لایه های مختلف به طور قابل توجهی دشوارتر است.

انتخاب سیستم اطلاعات جغرافیایی شطرنجی یا مبتنی بر برداری به نیاز کاربر بستگی دارد. با این حال، سیستم‌های برداری نیاز به اپراتورهای بسیار ماهر دارند و همچنین ممکن است به زمان بیشتر و تجهیزات گران‌تر به ویژه برای رویه‌های خروجی نیاز داشته باشند. نرم افزار GIS مبتنی بر برداری نیز بسیار پیچیده تر از سیستم شطرنجی است و باید از نظر عملکرد در همه موارد بررسی شود. انتخاب مناسب ترین سیستم به عهده برنامه ریز یا تصمیم گیرنده است.

2. عملیات و توابع GIS

آ. ورودی داده
ب. ذخیره سازی داده
ج. دستکاری و پردازش داده ها
د. خروجی داده

آ. ورود اطلاعات

ورودی داده محدوده عملیاتی را پوشش می دهد که توسط آن داده های مکانی از نقشه ها، حسگرهای راه دور و سایر منابع به فرمت دیجیتال تبدیل می شوند. در میان دستگاه‌های مختلف که معمولاً برای این عملیات استفاده می‌شوند، می‌توان به صفحه کلید، دیجیتایزر، اسکنر، CCTS و پایانه‌های تعاملی یا واحدهای نمایش بصری (VDU) اشاره کرد. با توجه به هزینه نسبتا کم، کارایی و سهولت عملیات، دیجیتالی کردن بهترین گزینه ورودی داده برای اهداف برنامه ریزی توسعه است.

دو نوع مختلف داده باید در GIS وارد شوند: ارجاعات جغرافیایی و ویژگی ها. داده های مرجع جغرافیایی مختصاتی هستند (از نظر طول و عرض جغرافیایی یا ستون ها و ردیف ها) که مکان اطلاعات وارد شده را نشان می دهند. داده‌های مشخصه یک کد عددی را به هر سلول یا مجموعه‌ای از مختصات و برای هر متغیر مرتبط می‌کنند، یا برای نشان دادن مقادیر واقعی (مثلاً 200 میلی‌متر بارندگی، ارتفاع 1250 متری) یا برای دلالت بر انواع داده‌های طبقه‌بندی شده (کاربری زمین، نوع پوشش گیاهی و غیره). ). روال های ورودی داده، چه از طریق ورود دستی صفحه کلید، دیجیتالی کردن یا اسکن کردن، به زمان قابل توجهی نیاز دارد.

ب ذخیره سازی داده ها

ذخیره سازی داده ها به روشی اطلاق می شود که در آن داده های مکانی در GIS با توجه به مکان، روابط متقابل و طراحی ویژگی آنها ساختار و سازماندهی می شوند. رایانه‌ها اجازه می‌دهند مقادیر زیادی از داده‌ها، چه بر روی هارد دیسک رایانه یا در دیسک‌های قابل حمل ذخیره شوند.

ج دستکاری و پردازش داده ها

دستکاری و پردازش داده ها برای به دست آوردن اطلاعات مفید از داده هایی که قبلاً وارد سیستم شده اند انجام می شود. دستکاری داده ها شامل دو نوع عملیات می شود: (1) عملیات مورد نیاز برای حذف خطاها و به روز رسانی مجموعه داده های فعلی (ویرایش). و (2) عملیات با استفاده از تکنیک های تحلیلی برای پاسخ به سؤالات خاص فرموله شده توسط کاربر. فرآیند دستکاری می‌تواند از همپوشانی ساده دو یا چند نقشه تا استخراج پیچیده اطلاعات ناهمگون از منابع مختلف باشد.

د خروجی داده

خروجی داده به نمایش یا ارائه داده‌ها با استفاده از فرمت‌های خروجی معمولی که شامل نقشه‌ها، نمودارها، گزارش‌ها، جداول و نمودارها می‌شود، یا به‌عنوان یک نسخه چاپی، به‌عنوان تصویر روی صفحه یا به‌عنوان یک فایل متنی که می‌تواند برای تجزیه و تحلیل بیشتر به سایر برنامه های نرم افزاری منتقل می شود.

3. عناصر یک GIS

آ. قطعات سخت افزاری و نرم افزاری
ب. کاربران و نیازهای کاربران
ج. اطلاعات و منابع اطلاعاتی

آ. قطعات سخت افزاری و نرم افزاری

اجزای سخت افزاری یک ایستگاه کاری GIS پایه شامل: (1) یک واحد پردازش مرکزی (CPU) که ​​در آن تمام عملیات انجام می شود. (2) دیجیتایزر، که شامل یک تبلت یا جدول است که در آن داده های آنالوگ به فرمت دیجیتال تبدیل می شوند. (3) صفحه کلیدی که با آن می توان دستورالعمل ها و دستورات و همچنین داده ها را وارد کرد. (4) یک چاپگر یا پلاتر برای تولید نسخه های چاپی از خروجی مورد نظر. (5) درایو دیسک یا نوار درایو مورد استفاده برای ذخیره داده ها و برنامه ها، برای خواندن در داده ها و برای برقراری ارتباط با سیستم های دیگر. و (6) یک واحد نمایش بصری (VDU) یا مانیتور که در آن اطلاعات به صورت تعاملی نمایش داده می شود. چندین بسته نرم افزاری GIS موجود است که طیف وسیعی از هزینه و قابلیت را نشان می دهد. انتخاب ترکیب مناسب از سخت افزار و اجزای نرم افزار GIS برای مطابقت با نیازهای کاربر در بخش C مورد بحث قرار گرفته است.

ب کاربران و نیازهای کاربران

برنامه ریزان باید قبل از تصمیم گیری برای نصب یک GIS نیازهای GIS و برنامه های پیشنهادی خود را به دقت ارزیابی کنند. هنگامی که یک نتیجه مثبت به دست آمد، پیکربندی سخت‌افزار-نرم‌افزار آن باید بر اساس آن نیازها و کاربردها و در چارچوب محدودیت‌های ناشی از منابع مالی و انسانی موجود برای راه‌اندازی سیستم طراحی شود.

ممکن است هزینه های ایجاد یک GIS بیشتر از منافع یک آژانس باشد. در این شرایط، تعیین اینکه آیا چندین آژانس ممکن است GIS را به اشتراک بگذارند، ارزشمند است. پیوست A فهرستی از کاربران داده های خطرات طبیعی را ارائه می دهد. کاربران بالقوه باید در مورد داده‌هایی که باید جمع‌آوری شوند، قالب‌های داده، استانداردهای دقت و غیره به توافق برسند. در نتیجه، داده‌های مورد نیاز انواع کاربران سازگار می‌شوند و ارزش داده‌ها به طور متناسب افزایش می‌یابد.

به اشتراک گذاری اطلاعات هزینه ها و همچنین مزایای خود را دارد. مذاکره با سایر کاربران می‌تواند کار دردناکی باشد، و مصالحه‌ها ناگزیر تضمین می‌کنند که هیچ‌یک از کاربران تجهیزاتی را که دقیقاً برای استفاده‌هایش مناسب‌تر هستند را دریافت نکند. در این راستا، ایجاد یک رابطه کاری راحت بین سهامداران مهم است.

ج اطلاعات و منابع اطلاعاتی

نقشه های مرجع عمومی و اطلاعات مربوط به مخاطرات طبیعی و منابع طبیعی باید یک “کتابخانه دانش” برای هر GIS تشکیل دهند. بیشتر مناطق آمریکای لاتین و دریای کارائیب منابع پیشینه ای کلی از چنین داده هایی دارند. تقریباً همه کشورها دارای نقشه های توپوگرافی، نقشه راه، نقشه های کلی خاک، نوعی اطلاعات آب و هوایی، و حداقل جزء مکانی اطلاعات مخاطرات طبیعی هستند (مثلاً مکان آتشفشان های فعال، خطوط گسل، مناطق احتمالی سیل، مناطق با وقوع رایج زمین لغزش ها). ، مناطق وقوع سونامی گذشته و غیره). داده‌های مکان‌یابی خطرات طبیعی را می‌توان در یک GIS با اطلاعات جمع‌آوری‌شده قبلی درباره منابع طبیعی، جمعیت و زیرساخت‌ها سازگار کرد تا امکاناتی را برای برنامه‌ریزان برای ارزیابی اولیه تأثیرات احتمالی رویدادهای طبیعی فراهم کند.

اگرچه برخی از این اطلاعات تقریباً در هر کشوری موجود است و می‌توان آن‌ها را با داده‌های ماهواره‌ای تکمیل کرد، این سوال باقی می‌ماند که آیا داده‌های کافی برای توجیه GIS وجود دارد؟ ارزش اصلی GIS در پردازش و تجزیه و تحلیل انبوهی از داده ها است که برای جابجایی دستی طاقت فرسا شده اند. در تعیین قابلیت کاربرد GIS، یک آژانس باید تصمیم بگیرد که آیا مدیریت داده ها یا صرفاً کمبود داده ها مانع اصلی مدیریت خطر است.

ب. استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی در ارزیابی خطرات طبیعی و برنامه ریزی توسعه یکپارچه

1. کاربردهای GIS در سطح ملی
2. کاربردهای GIS در سطح ملی
3. کاربردهای GIS در سطح محلی
4. استفاده از پایگاه داده مرجع جغرافیایی

کاربردهای GIS در مدیریت مخاطرات طبیعی و برنامه ریزی توسعه تنها به مقدار اطلاعات موجود و با تخیل تحلیلگر محدود می شود. معمولاً اطلاعات در دسترس در مورد رویدادهای طبیعی (مانند سوابق قبلی بلایای طبیعی)، تحقیقات علمی (مقالات، مقالات، خبرنامه‌ها و غیره) و نقشه‌برداری خطرات (گسل لرزه‌ای و موقعیت آتشفشان، دشت‌های سیلابی، الگوهای فرسایش و غیره) کافی است. ارزیابی مقدماتی GIS از وضعیت خطر طبیعی و هدایت فعالیت های برنامه ریزی توسعه. (فصول 4 تا 12 و ضمیمه A را برای منابع اطلاعات ببینید.)

در سطح ملی می توان از GIS برای آشنایی کلی با منطقه مورد مطالعه استفاده کرد و به برنامه ریز اشاره ای به وضعیت کلی خطر ارائه کرد و به شناسایی مناطقی که نیاز به مطالعات بیشتر برای ارزیابی تأثیر مخاطرات طبیعی بر مدیریت و توسعه منابع طبیعی دارند کمک می کند. پتانسیل. به طور مشابه، GIS می تواند در ارزیابی خطرات در سطح زیرملی برای تجزیه و تحلیل منابع و شناسایی پروژه استفاده شود. در سطح محلی، برنامه ریزان می توانند از GIS برای تدوین پروژه های سرمایه گذاری و ایجاد استراتژی های کاهش خاصی برای فعالیت های پیشگیری از بلایا استفاده کنند. مثال‌های زیر از برنامه‌های OAS برای نشان دادن تطبیق‌پذیری ابزار و پیشنهاد به برنامه‌ریزان برنامه‌هایی است که ممکن است متناسب با نیازهای آژانس‌هایشان باشد.

1. کاربردهای GIS در سطح ملی

استفاده از GIS برای ترکیب اطلاعات در مورد مخاطرات طبیعی، منابع طبیعی، جمعیت و زیرساخت ها می تواند به برنامه ریزان کمک کند تا مناطق کمتر در معرض خطر را که بیشتر برای فعالیت های توسعه ای مستعد هستند، مناطقی که ارزیابی خطرات بیشتر مورد نیاز است و مناطقی که استراتژی های کاهش باید در اولویت قرار گیرند، شناسایی کنند. برای مثال، یک نقشه خطر لرزه ای، حتی در این سطح، می تواند مکان و وسعت مناطقی را که باید از سرمایه گذاری های سنگین اجتناب شود و/یا مناطقی که فعالیت های کمتر مستعد زلزله، سونامی یا آتشفشان ها در آن ها هستند، به برنامه ریزان ارائه دهد.

به طور مشابه، در مناطق مستعد خطر، استفاده از GIS برای همپوشانی اطلاعات خطر با داده‌های اجتماعی-اقتصادی یا زیرساختی می‌تواند تعداد افراد یا نوع زیرساخت در معرض خطر را نشان دهد. این نوع تمرین در سال 1989 توسط OAS/DRDE برای چندین کشور عضو OAS انجام شد. به عنوان مثال نشان داده شد که در پرو بیش از 15 میلیون نفر در مناطق زلزله خیز با پتانسیل شدت لرزه ای VI یا بیشتر زندگی می کردند، که نزدیک به 930000 نفر به طور بالقوه در معرض خطر یک موج سونامی به ارتفاع 5 متر قرار داشتند. بیشتر، و 650000 نفر در شعاع 30 کیلومتری آتشفشان های فعال زندگی می کردند. با پوشش اطلاعات زیرساختی، همین نوع تحلیل، خطوط حیاتی یا منابع حیاتی را در مناطق پرخطر شناسایی کرد، و با اطلاعات بخشی کافی، می‌توان آن را برای محاسبه زیان‌های احتمالی در سرمایه‌گذاری بیشتر گسترش داد.

زمان کمی برای تولید نقشه ها لازم بود: دو روز برای کدگذاری، دیجیتالی کردن و ویرایش نقشه ها نیاز بود و تنها چند دقیقه برای انجام تجزیه و تحلیل لازم بود. علاوه بر این، با اطلاعات موجود در سیستم، درخواست های اضافی یا تغییرات در پارامترها (به عنوان مثال، شعاع 40 به جای 30 کیلومتر در اطراف یک آتشفشان) را می توان در چند دقیقه پردازش کرد، در حالی که یک مجموعه کاملاً جدید از نقشه ها و محاسبات مورد نیاز است. اگر از تکنیک های دستی استفاده می شد. شکل 5-2 نمونه هایی از کاربردهای GIS را در سطوح ملی و زیرملی نشان می دهد.

2. کاربردهای GIS در سطح ملی

در سطح زیرملی برنامه ریزی، فناوری GIS می تواند برای ارزیابی مخاطرات طبیعی استفاده شود تا نشان دهد که در کجا احتمال وقوع پدیده های طبیعی خطرناک وجود دارد. این، همراه با اطلاعات مربوط به منابع طبیعی، جمعیت و زیرساخت ها، می تواند برنامه ریزان را قادر به ارزیابی خطرات ناشی از خطرات طبیعی و شناسایی عناصر حیاتی در مناطق پرخطر کند. سپس این اطلاعات می‌تواند برای تدوین فعالیت‌های توسعه کمتر آسیب‌پذیر و/یا استراتژی‌های کاهش آسیب‌پذیری به سطوح قابل قبول مورد استفاده قرار گیرد.

شکل 5-2 – نمونه هایی از کاربردهای GIS برای مدیریت مخاطرات طبیعی در سطح ملی و فراملی برنامه ریزی

منبع: برگرفته از برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد (UNEP). GRID (1985).

به عنوان مثال، در یک مطالعه زمین لغزش، داده‌های مربوط به شیب شیب، ترکیب سنگ، هیدرولوژی و سایر عوامل را می‌توان با داده‌های زمین لغزش‌های گذشته ترکیب کرد تا شرایطی را که تحت آن احتمال وقوع زمین لغزش وجود دارد، تعیین کند (به فصل 10 مراجعه کنید). تجزیه و تحلیل تمام ترکیبات ممکن با تکنیک های دستی عملاً یک کار غیر ممکن است. بنابراین، معمولاً تنها دو عامل تجزیه و تحلیل می‌شوند و واحدهای ترکیبی با نقشه فهرست زمین لغزش ترکیب می‌شوند. با این حال، با GIS می توان تعداد تقریباً نامحدودی از عوامل مرتبط با رویدادهای تاریخی و شرایط کنونی را تجزیه و تحلیل کرد، از جمله کاربری فعلی زمین، وجود زیرساخت و غیره. OAS/DRDE از این فناوری برای پوشش نقشه های زمین شناسی، شیب شیب استفاده کرده است. جهت شیب، هیدرولوژی و پوشش گیاهی، و سپس نتایج را با یک نقشه فهرست زمین لغزش برای شناسایی عوامل مرتبط با زمین لغزش های گذشته و کنونی پوشش داد. نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش حاصل، تعیین درجه تمایل زمین لغزش را برای هر منطقه معین در اختیار برنامه ریزان قرار می دهد.

برای سیل، GIS و داده‌های سنجش از راه دور می‌توانند برای شناسایی مناطق مستعد سیل، نقشه‌برداری سیل‌های در حال پیشرفت، ترسیم سیل‌های گذشته و پیش‌بینی سیل‌های آینده استفاده شوند (فصل 4 و 8 را ببینید). GIS می تواند اطلاعات مربوط به شیب، رژیم های بارش و ظرفیت حمل رودخانه را برای مدل سازی سطوح سیل ترکیب کند. اطلاعات ترکیبی به‌دست‌آمده از چنین مطالعه یکپارچه می‌تواند به برنامه‌ریزان و تصمیم‌گیرندگان کمک کند تا تعیین کنند کجا یک سد یا مخزن برای کنترل سیل احداث کنند.

به همین ترتیب، نقشه ای که مکان های آتشفشان را نشان می دهد ممکن است در GIS وارد شود. ویژگی‌های آتشفشان مانند تناوب، شاخص انفجار (VEI)، اثرات گذشته و سایر ویژگی‌ها ممکن است به هر رکورد آتشفشان در یک پایگاه داده رابطه‌ای نسبت داده شود. با ترکیب این داده‌ها با اطلاعات مربوط به سکونتگاه‌های انسانی یا تراکم جمعیت، کاربری زمین، شیب، وجود موانع طبیعی، و سایر منابع طبیعی یا داده‌های اقتصادی اجتماعی، GIS می‌تواند نقشه‌ها و/یا گزارش‌های جدولی را تولید کند که مناطق بدون خطر را به تصویر می‌کشد (به عنوان مثال، مناطق خارج از شعاع یا ناحیه برخورد معینی از یک آتشفشان فعال، مناطقی با شیب کمتر از 25 درصد و پوشش گیاهی بالا و غیره). در نهایت، اطلاعات مربوط به سایر خطرات را می توان برای ایجاد زیرمجموعه های جدیدی از داده ها ترکیب کرد که هر کدام با حداقل استانداردهای از پیش تعیین شده متفاوت برای توسعه مطابقت دارند.

3. کاربردهای GIS در سطح محلی

در این سطح، GIS می‌تواند در مطالعات پروژه‌های بخش‌ای پیش امکان‌سنجی و امکان‌سنجی و فعالیت‌های مدیریت منابع طبیعی برای کمک به برنامه‌ریزان برای شناسایی اقدامات کاهشی خاص برای پروژه‌های سرمایه‌گذاری پرخطر و مکان‌یابی امکانات حیاتی آسیب‌پذیر برای اجرای فعالیت‌های آمادگی و واکنش اضطراری استفاده شود. به عنوان مثال، در مراکز جمعیتی، پایگاه‌های اطلاعاتی GIS در مقیاس بزرگ (رزولیشن 100 متر مربع ^در هر سلول یا کمتر) می‌توانند موقعیت ساختمان‌های مرتفع، بیمارستان‌ها، ایستگاه‌های پلیس، پناهگاه‌ها، ایستگاه‌های آتش‌نشانی و سایر عناصر حیاتی را نمایش دهند. با ترکیب این داده‌ها با نقشه ارزیابی خطرات که قبلاً از طریق GIS جمع‌آوری یا تولید شده بود، برنامه‌ریزان می‌توانند منابع حیاتی را در مناطق پرخطر شناسایی کرده و استراتژی‌های کاهش مناسب را تدوین کنند. (شکل 5-3 را ببینید).

تصمیم گیری در مورد نوع اطلاعاتی که برای به تصویر کشیدن متغیرهای موجود در پایگاه داده استفاده می شود – اعم از ابعاد واقعی یا نمادین – به یک تصمیم مهم در این سطح تبدیل می شود. داده های مقیاس واقعی باید بر اطلاعات نمادین غالب باشند، به ویژه در این سطح از برنامه ریزی، زمانی که اطلاعات دقیقی برای ارزیابی ریسک ایجاد شده برای پروژه های سرمایه گذاری خاص مورد نیاز است. برای مثال، ارتفاعات دشت سیلابی که در مقیاس های کوچکتر از 1:50000 نشان داده می شوند، فقط مکان تقریبی را نشان می دهند. هر گونه محاسبات یا عملیات GIS که شامل اندازه‌گیری سلول (مساحت، محیط، فاصله، و غیره) می‌شود، باید به اندازه کافی دقیق باشد تا تصویری واضح و دقیق از وضعیت کلی و خطر پروژه تا منطقه مورد مطالعه را به برنامه‌ریزان ارائه دهد. ارزیابی خطر دشت سیلابی نقشه های موضوعی (به عنوان مثال، خاک، زمین شناسی، توپوگرافی، جمعیت، زیرساخت‌ها و غیره) و به نمایش سلولی دقیق ارتفاع دشت سیلابی نیاز دارند تا مشخص شود مناطق احتمالی سیل کجا هستند و جمعیت احتمالی، منابع طبیعی و اجزای زیرساختی که ممکن است تحت تأثیر یک رویداد سیل قرار گیرند کدامند. شکل 5-4 نمونه هایی از کاربردهای GIS انجام شده توسط OAS/DRDE را نشان می دهد.

4. استفاده از پایگاه داده مرجع جغرافیایی

پایگاه داده مرجع جغرافیایی (GRDB) یک برنامه مبتنی بر ریز کامپیوتر است که مدیریت داده ها را با نمایش نقشه ترکیب می کند و به برنامه ریزان و مدیران اضطراری اجازه می دهد مناطق تاثیر خطر را به صورت گرافیکی نشان دهند و آنها را به افراد و اموال در معرض خطر مرتبط کنند. اگرچه یک GRDB همچنین از نقاط، خطوط و نمادهای چند ضلعی برای نمایش داده ها استفاده می کند، اما تفاوت آن با GIS در این است که قابلیت همپوشانی ندارد. با این حال، توانایی GRDB برای مدیریت و ترکیب پایگاه های داده بزرگ با نمایش نقشه، متن مرتبط با عناصر نمایش داده شده (مناطق تاثیر مخاطره، موقعیت پناهگاه ها، مراکز بهداشتی، ایستگاه های آتش نشانی، ایستگاه های پلیس و غیره) با اطلاعات توصیفی مربوطه، آن را برای موارد اضطراری مناسب می کند. برنامه ریزی و کار بازسازی و بازسازی پس از فاجعه.

شکل 5-3. نمونه هایی از کاربردهای GIS برای مدیریت مخاطرات طبیعی در سطح محلی برنامه ریزی

منبع: برگرفته از Levine J. و Landis, J. “سیستم های اطلاعات جغرافیایی برای برنامه ریزی محلی” در مجله انجمن برنامه ریزی آمریکا (بهار، 1989)، صفحات 209-220.

شکل 5-4 – سازمان ایالت های آمریکا/وزارت توسعه منطقه ای و محیط زیست نمونه هایی از کاربردهای GIS در ارزیابی خطر و برنامه ریزی توسعه

از طریق یک GRDB، می توان به اطلاعات برای به روز رسانی و استفاده از داده ها توسط همه آژانس های درگیر دسترسی داشت. به این ترتیب، دفاتر مدیریت اضطراری می توانند تقریباً بلافاصله به فهرست به روز شده سکونتگاه ها، خطوط حیاتی، مناطق تأثیر مخاطره و نیازهای اضطراری خاص دسترسی داشته باشند و موجودی و استقرار منابع اضطراری را تسهیل کنند. وزارتخانه‌های بخشی و شرکت‌های خدماتی می‌توانند با دسترسی به داده‌های به روز جمعیت و زیرساخت، طرح‌ها و پروژه‌های مؤثرتری را تهیه کنند. و سازمان های برنامه ریزی مرکزی می توانند از این سیستم به عنوان ابزاری برای هماهنگی برنامه ریزی بازسازی استفاده کنند.

این نوع سیستم در جامائیکا پس از طوفان گیلبرت به عنوان مکانیزمی برای هماهنگی امدادرسانی به بلایای طبیعی استفاده شد (به کادر بالا مراجعه کنید)، و در کاستاریکا، وزارت منابع طبیعی و معادن از OAS درخواست کرد تا یک GRDB برای نظارت بر آسیب پذیری کشور ارائه دهد. زیرساخت انرژی برای رویدادهای طبیعی اگرچه استفاده از GRDB در مدیریت اضطراری مزایای واضحی دارد، اما تبدیل آن به عنوان ابزاری در برنامه‌ریزی توسعه نیازمند زمان، همکاری و حمایت همه سازمان‌های درگیر است.

ج. رهنمودهایی برای تهیه GIS

1. نیازسنجی انجام دهید، برنامه‌ها و اهداف پیشنهادی را تعریف کنید . 2.
اجرای یک تحلیل اقتصادی برای اکتساب GIS
.

مزایای یک GIS ممکن است آنقدر قانع کننده باشد که تصمیم به دستیابی به یک سیستم را می توان با کمی تردید اتخاذ کرد. با این حال، در بیشتر موارد، تنها پس از تجزیه و تحلیل کامل می توان به تصمیم گیری رسید. بخش زیر یک فرآیند سیستماتیک برای تصمیم گیری در مورد دستیابی به GIS را معرفی می کند. کاربران بالقوه باید به خاطر داشته باشند که یک GIS همیشه ابزار مناسبی برای یک موقعیت خاص نیست و ممکن است لزوماً هزینه‌ای برای خود نداشته باشد.

1. نیازسنجی انجام دهید، برنامه ها و اهداف پیشنهادی را تعریف کنید

قبل از تصمیم گیری برای خرید یا استفاده از یک سیستم، برنامه ریزان باید یک ارزیابی دقیق از نیازهای GIS خود انجام دهند. این باید شامل تعریفی از چگونگی کمک به فعالیت ها و تصمیمات برنامه ریزی آنها با استفاده از GIS باشد. اهداف و کاربردهای خاص GIS باید تعریف شود. پاسخ به سوالات مطرح شده در کادر زیر می تواند کمک کننده باشد.

اگر این بررسی اولیه نشان دهد که دستیابی و استفاده از GIS گزینه خوبی برای یک آژانس است، باید به دنبال مقرون به صرفه ترین روش برای انجام این کار باشد. گزینه ای که اغلب نادیده گرفته می شود، تعیین اینکه آیا یک سیستم موجود در دسترس است یا خیر. اگر از GIS موجود کمتر استفاده شود، مالک فعلی ممکن است پیشنهاد اشتراک زمانی را جذاب بداند، به ویژه اگر آژانس جدید داده ها و تجزیه و تحلیل ها را به شراکت بیاورد. اگر GIS مناسب وجود نداشته باشد، جایگزین دیگری برای گروهی از آژانس ها ایجاد یک GIS است که نیازهای مشترک آنها را برآورده کند. بدیهی است که معاوضه در هر دو گزینه هزینه کمتر در مقابل استقلال عمل است، اما اگر این شراکت همچنین روابط کاری بهبود یافته و داده های سازگار را برای گروهی از آژانس هایی که روی مشکلات مشترک کار می کنند به ارمغان بیاورد، این مزایا ممکن است از هزینه استقلال فراتر رود.

فرصت دیگر برای کاهش هزینه سرمایه گذاری استفاده از تجهیزات موجود است. اگر رایانه ای در دسترس باشد، آیا با GIS پیش بینی شده سازگار است؟ هزینه های اقتصادی و سازمانی اشتراک زمانی و ناراحتی چقدر است؟

هنگامی که یک آژانس به تصمیمات آزمایشی برای به دست آوردن قابلیت GIS، به تنهایی یا به صورت مشارکتی رسید، باید یک تحلیل اقتصادی از پیشنهاد انجام دهد.

2. یک تحلیل اقتصادی برای کسب GIS اجرا کنید

دستیابی به سیستم GIS یک سرمایه گذاری سرمایه ای است که ممکن است چندین هزار دلار آمریکا را نشان دهد. همانطور که سالیوان (1985) ادعا می کند، روش های استاندارد ارزیابی سرمایه گذاری می تواند برای فناوری های اطلاعاتی مانند GIS قابل استفاده باشد. پرسش‌های موجود در کادر بالا به برنامه‌ریزان کمک می‌کند تا هزینه‌ها و مزایای اصلی مربوط به یک GIS را به طور تقریبی برآورد و مقایسه کنند.

هزینه نگهداری و تعمیر تمام اجزای یک GIS نیز باید در تحلیل سرمایه گذاری در نظر گرفته شود. هرچه سیستم پیچیده‌تر باشد و پایگاه اصلی کار از راه دورتر باشد، هزینه تعمیر و نگهداری آن بیشتر می‌شود. نرم افزار نیاز به تعمیر و نگهداری نیز دارد و باید ترتیبی اتخاذ شود تا از پشتیبانی موثر ارائه دهنده نرم افزار مشترک شوید. استخدام افراد متخصص برای اصلاح نرم افزار بر اساس پروژه باید انتظار داشت. GIS یک ابزار پویا است. همیشه داده های جدید و قابلیت های جدیدی برای افزودن وجود خواهد داشت که نیازمند تلاش ها و هزینه های اضافی است.

3. از بین سیستم ها و تجهیزات جایگزین انتخاب کنید

هنگامی که یک سیستم جدید باید ایجاد شود، برنامه ریزان باید سخت افزار و نرم افزار مناسب را با دقت انتخاب کنند. این سیستم باید ساده باشد و البته باید متناسب با بودجه و محدودیت های فنی آژانس باشد. دیجیتایزرها و پلاترهای بزرگ که قادر به تهیه نقشه هایی با کیفیت کارتوگرافی هستند گران بوده و نگهداری آنها دشوار است. تجهیزات کوچک، که می توانند به اندازه مدل های بزرگتر برای تجزیه و تحلیل نقشه موثر باشند، به طور فزاینده ای با قیمت های مقرون به صرفه در دسترس هستند. شکل 5-5 برخی از معیارهایی را که باید در اکتساب GIS در نظر گرفته شود، ارائه می کند.

بسته های GIS زیادی وجود دارد که برخی از آنها گران تر و قدرتمندتر از بقیه هستند. برخی از نرم افزارهای ارزان تر دارای قابلیت های تحلیلی خوبی هستند، اما فاقد گرافیک کامپیوتری هستند. بر اساس اهداف، بودجه و محدودیت های پرسنل، برنامه ریزان باید جایگزین های نرم افزار GIS را با رابط کاربری ساده، قابلیت های تحلیلی و گرافیکی قوی و قیمت مقرون به صرفه بررسی کنند. صرف نظر از انتخاب، نرم افزار GIS باید آزمایش شود و ادعای آن در برابر نیاز کاربر تأیید شود. از آنجایی که نرم‌افزار پروژه‌های GIS می‌تواند بیش از سخت‌افزاری که برای اجرا روی آن طراحی شده است هزینه داشته باشد، آزمایش باید بر روی پیکربندی سخت‌افزاری مورد استفاده انجام شود.

شکل 5-6 اکثر نرم افزارهای GIS موجود در حال حاضر را بررسی می کند. سیستم ها بر اساس هزینه رتبه بندی می شوند و اطلاعاتی در مورد نوع سیستم عامل، نوع دستگاه خروجی پشتیبانی شده (مستقیم با نوع نقشه های خروجی تولید شده، رستری یا برداری) و سایر قابلیت ها مانند اندازه گیری مساحت، تجزیه و تحلیل آماری و همپوشانی با ارجاع جغرافیایی

4. یک پایگاه داده ایجاد کنید

آ. تعیین کاربردهای پیشنهادی سیستم
ب. تعیین نیازها و منابع داده برای برنامه های منتخب
ج. طراحی فایل های داده

هنگامی که GIS به دست آمد، یک سیستم اطلاعاتی باید طراحی شود. به طور معمول، کاربرانی که برای اولین بار از GIS استفاده می کنند، تمایل دارند داده های به ظاهر مناسب زیادی را در سیستم قرار دهند، و سعی می کنند فوراً برخی از برنامه ها را توسعه دهند. معمولاً، سیستم‌هایی که بر اساس عرضه داده طراحی می‌شوند و نه بر اساس تقاضای اطلاعات، منجر به به هم ریختگی فایل‌های داده و پایگاه داده‌ای آشفته و ناکارآمد می‌شوند.

یک رویکرد سیستماتیک برای ایجاد یک پایگاه داده کارآمد و عملی شامل 1) تعیین دقیق نیازهای کاربران، تعریف کاربردهای مورد نظر از نیازها، و در صورت امکان، 3) ارزیابی طراحی و/یا آزمایش در یک مطالعه آزمایشی (به GIS مراجعه کنید). روش طراحی مشخص شده در شکل 5-7).

آ. تعیین کاربردهای پیشنهادی سیستم

آژانس‌های برنامه‌ریزی کوچک یا پروژه‌های کاهش خطر خاص ممکن است به تجزیه و تحلیل ساده از آنچه در جاهای دیگر کار کرده است نیاز داشته باشند تا مشخص کنند GIS برای چه چیزی استفاده می‌شود و انتظار می‌رود چه محصولاتی تولید کند. با این حال، سازمان‌های بزرگ یا پروژه‌های جامع‌تر نیاز به توسعه یک رویکرد استاندارد و سیستماتیک دارند که معمولاً مستلزم مصاحبه با مدیریت، کاربران و کارکنان پشتیبانی سیستم موجود است. پاسخ به سوالات زیر می تواند برنامه ریزان را در شناسایی کاربردهای بالقوه راهنمایی کند.

ب تعیین نیازهای داده و منابع برای برنامه های کاربردی انتخاب شده

داده‌های مربوط به مخاطرات طبیعی، داده‌های جمعیت‌شناختی و مکان جمعیت، دغدغه اصلی مدیریت مخاطرات طبیعی هستند و باید در مراحل اولیه تعریف شوند. سایت‌های زیرساختی و سکونتگاهی پیوندهای منطقی را فراهم می‌کنند که GIS را در شناسایی مکان‌های جمعیتی مفید می‌سازد. هنگامی که این اطلاعات با داده های اخیر که جزئیات تغییرات کاربری زمین را نشان می دهد ترکیب شود، می توان درک روشنی از محل استقرار مردم و نوع فعالیت هایی که انجام می دهند و چگونه ممکن است تحت تأثیر مخاطرات طبیعی قرار گیرند، به دست آورد. با این اطلاعات می توان اقدامات پیشگیری و آمادگی از بلایا را آغاز کرد.

شکل 5-5 – معیارهایی که باید در هنگام برنامه ریزی برای دستیابی به GIS در نظر گرفته شوند

سخت افزار
a. CPU/واحد سیستم

– ریزپردازنده
– سازگاری با استانداردها
– ظرفیت حافظه (RAM)
– درایوهای دیسک
– سیستم پشتیبان
– ظرفیت گسترش
– کانال های ورودی/خروجی
– پورت های ارتباطی
– شرایط گارانتی

ب ویژگی ها و لوازم جانبی

– صفحه کلید
– مانیتور (ترمینال)
– چاپگر
– منبع تغذیه
– ظرفیت شبکه

نرم افزار

آ. سیستم نرم افزار

– سازگاری با استانداردها
– قابلیت
– انعطاف – قابلیت
گسترش
– ویژگی های خاص
– مستندسازی

ب نرم افزار Utilities

– سهولت استفاده
– ادغام با کل سیستم
– زبانها
– تشخیص
– کنترل محیطی

ج نرم افزارهای کاربردی

– تناسب با نیازها
– عملکرد (ظرفیت، سرعت، انعطاف پذیری)
– قابلیت رابط
– پشتیبانی
– پتانسیل ارتقا
– مستندات
– آموزش و سایر خدمات کاربر

هزینه

– قیمت اولیه سخت افزار (CPU، مانیتور، چاپگر و غیره)
– قطعات اضافی (لوازم جانبی، دیجیتایزر، آداپتورها و غیره)
– در دسترس بودن با قطعات استاندارد بدون عوارض
– قرارداد تعمیر و نگهداری و سایر خدمات
– حمل و نقل / تحویل
– نصب
– قیمت نرم افزار
– به روز رسانی / ارتقاء
– آموزش

پشتیبانی فروشنده

آ. نگهداری

– کارکنان تعمیر و نگهداری (اندازه، تجربه)
– پایگاه مشتری موجود
– امکانات خدماتی
– موجودی قطعات
– زمان پاسخگویی تضمینی
– ظرفیت مقابله با کل سیستم

ب آموزش

– طیف دوره های ارائه شده
– تجربه کارکنان
– امکانات
– مستندات / کمک

منبع: اقتباس از USAID، مدیریت منابع اطلاعاتی. رهنمودهایی برای مدیریت کمک های اتوماسیون در پروژه های توسعه AID، نسخه 1 (1986).

شکل 5-6 بررسی نرم افزار GIS ^a/

کلید “سیستم دیگر”.

AE – AEGIS
AO – AOS
AV – AOS VS
M – Mac
P – PRIMOS
SU – Sun OS
V – VMS
VC – VM/CMS
X – XENIX

کلید “قابلیت های دیگر”.

الف – اندازه‌گیری مساحت
C – رابط کاربری زبان فرمان
G – S پوشاننده با ارجاع جغرافیایی
– تحلیل‌های آماری

^الف/ در هر بخش نرم افزار به ترتیب افزایش هزینه درج شده است.منبع: برگرفته از “The 1988 GIS Software Survey” در GIS World, vol. 1، نه 1 (فورت کالینز، کلرادو: جولای، 1988).

شکل 5-7. روش طراحی GIS

منبع: اقتباس از چمبرز، دان. “نمای کلی طراحی پایگاه داده GIS” در GIS Trends، ARC News بهار 1989. (ردلندز، کالیفرنیا: موسسه تحقیقات سیستم های محیطی، 1989).

هنگامی که الزامات اطلاعاتی مشخص شد، منابعی که این اطلاعات را ارائه می دهند باید متمایز شوند. معمولاً تعدادی از منابع دست اول اطلاعات از قبل وجود دارد، از جمله نقشه ها و سایر اسناد (در ضمیمه A بحث شده)، مشاهدات میدانی، و حسگرهای از راه دور (در فصل 4 بحث شده است). شکل 5-8 معمولاً اطلاعات خطرات طبیعی موجود را فهرست می کند که می توانند در یک فایل داده GIS گنجانده شوند.

در مفهوم، برنامه‌های GIS باید برای پذیرش انواع داده‌هایی که در نهایت مورد نیاز خواهند بود، توسعه دهند. داده‌ها ممکن است به شکل تصاویر ماهواره‌ای، داده‌های ماهواره‌ای آب و هوا، عکس‌های هوایی، نقشه‌های توپوگرافی کلی یا منطقه‌ای عمومی یا خاک، یا نقشه‌های توزیع جمعیت در دسترس باشند. داده هایی از این قبیل برای ساختن یک GIS اولیه کافی است. پس از توسعه چارچوب، موارد جدید را می توان در هر زمان اضافه کرد.

ج طراحی فایل های داده

مرحله بعدی طراحی لایه های کارتوگرافی برای ورود به سیستم و ویژگی های فضایی است که باید به آنها اختصاص داده شود. در این راستا، جزئیات پایگاه داده، مقیاس ورودی و وضوح باید در نظر گرفته شود.

لایه‌های کارتوگرافی، «نقشه‌ها» یا «تصاویر» متفاوتی هستند که در سیستم خوانده می‌شوند و بعداً برای تولید اطلاعات ترکیبی روی هم قرار می‌گیرند و تجزیه و تحلیل می‌شوند. به عنوان مثال، لایه‌های نقشه‌برداری که رویدادهای زمین لغزش گذشته، ویژگی‌های زمین‌شناسی، شیب شیب، هیدرولوژی و پوشش گیاهی را نشان می‌دهند، وارد شده و در یک GIS برای ایجاد نقشه خطر زمین لغزش، همانطور که در بخش B توضیح داده شده است، قرار گرفتند.

سه نوع اصلی از لایه‌ها و ترکیب‌های مختلف ممکن در میان آنها وجود دارد: چند ضلعی (دشت‌های سیلابی، مناطق خطر لغزش)، خطوط (خطوط گسل، رودخانه‌ها، شبکه‌های الکتریکی) و نقاط (مرکز زلزله، مکان چاه‌ها، تاسیسات برق آبی). انتخاب نوع لایه صحیح برای پایگاه داده بستگی به استفاده های پیش بینی شده و مقیاس و وضوح داده های منبع دارد. برای مثال، یک آتشفشان ممکن است به عنوان یک نقطه در مقیاس 1:250000 نشان داده شود، اما می تواند یک چند ضلعی در 1:20000 باشد. به طور مشابه، مناطق مستعد سیل ممکن است به صورت خطوطی در حاشیه رودخانه ها در مقیاس های کوچکتر از 1:50000، اما به صورت چندضلعی در نقشه های مقیاس 1:10000 نشان داده شوند. برنامه ریزان باید در نظر داشته باشند که نمایش نقطه و خط ممکن است برای به تصویر کشیدن مکان های متغیر استفاده شود، اما به ندرت برای عملیات GIS که شامل اندازه گیری سلولی است استفاده می شود.

شکل 5-8 – اطلاعات خطرات طبیعی برای استفاده در GIS

ویژگی های فضایی ویژگی های قابل شناسایی اطلاعات منابع جمع آوری شده برای GIS هستند. به عنوان مثال، ویژگی های در نظر گرفته شده برای زیرساخت می تواند شامل جاده ها، پل ها، سدها و غیره باشد. برای کاربری زمین، واحدهای مختلف نقشه کاربری زمین می توانند ویژگی ها را شناسایی کنند. تمام داده‌های ورودی GIS به‌عنوان ویژگی‌ها بایگانی می‌شوند و می‌توانند به‌عنوان آیتم‌های جداگانه بازیابی شوند یا در گروه‌ها جمع شوند.

نقشه خاک ها تصویر خوبی از تعیین ویژگی ارائه می دهد. یک ویژگی در “لایه” داده های خاک، ماسه خواهد بود. همه موارد شن و ماسه روی نقشه قرار می گیرند. هنگامی که ویژگی ثبت شد، مطالب توصیفی مرتبط از متن همراه باید در پایگاه داده گنجانده شود، نه فقط افسانه. این امر سودمندی اطلاعات موجود برای برنامه ریزان را تا حد زیادی گسترش می دهد.

همین رویه زمانی که برای تهیه داده ها برای بیش از یک نقطه زمانی استفاده می شود، اطلاعات مورد نیاز برای اندازه گیری تغییرات اضافه کاری را در اختیار کاربر قرار می دهد. متداول‌ترین شکست داده‌های توالی زمانی به دلیل فقدان جزئیات در مورد توصیف ویژگی برای دوره‌های زمانی مختلف است. بنابراین، گنجاندن آن اطلاعات به صورت متنی در سیستم GIS مهم است.

بسیاری از ویژگی ها در برخی از منابع اطلاعاتی نگاشت شده شناخته شده و پرکاربرد می توانند اطلاعات کافی را برای مدیریت خطر در GIS معمولی فراهم کنند. شش منبع بسیار مفید عبارتند از:

– بررسی کاربری و خاک- داده های اقلیمی

– محل آتشفشان ها، مناطق لغزش زمین و گسل های زمین شناسی عمده

– ویژگی های طبیعی (رودخانه ها، دشت های سیلابی)

– ویژگی های انسانی (زیرساخت، جمعیت)،

– و اطلاعات توپوگرافی (که داده های ارتفاع، پیچیدگی زمین و اطلاعات حوزه آبخیز را ارائه می دهد)

تصمیمات مدیریت خطرات طبیعی تنها بر اساس شش منبع داده فوق می توانند در بسیاری از موقعیت ها به الزامات GIS خدمت کنند. به عنوان مثال، اطلاعات خاک می تواند ویژگی های اشباع و رواناب را ارائه دهد. توپوگرافی حوزه آبخیز و تسکین توپوگرافی را فراهم می کند و ترکیب با داده های خاک می تواند به شناسایی دشت های سیلابی کمک کند. سوابق اقلیمی به ویژه زمانی مفید هستند که با ویژگی‌های رواناب از بررسی خاک‌ها برای ارائه اطلاعات در مورد سیل و فرسایش ترکیب شوند. و نقشه های منطقه حیات در ارزیابی خطرات بیابان زایی مفید هستند. تعداد افراد مستقر در دشت سیلابی، مراکز پشتیبانی شهری، موقعیت جاده ها، فرودگاه ها، سیستم های ریلی و غیره، همه را می توان در سیستم قرار داد و به صورت نقشه تجزیه و تحلیل کرد. این اطلاعات در تهیه طرح های واکنش اضطراری نیز مفید است.

ترکیب صحیح ویژگی ها برای تصمیم گیری های خاص بر اساس GIS ممکن است به تعداد شگفت انگیزی کمی از منابع ورودی داده نیاز داشته باشد. تقریباً تمام موقعیت های مخاطره طبیعی به شدت تحت تأثیر یک یا دو ویژگی ترکیبی قرار می گیرند. برای مثال، لغزش‌های گل معمولاً در مناطقی با شیب‌های شیب‌دار و خاک‌هایی با محتوای رس بالا رخ می‌دهند. فوران های آتشفشانی جدید به احتمال زیاد در مناطقی با فعالیت لرزه ای بالا رخ می دهد. برنامه ریزان یا کاربران GIS باید بدانند که هدف GIS تهیه و ترکیب تمام داده های ممکن نیست. این پرهزینه، وقت گیر است و داده های نقشه برداری فراوانی را در اختیار کاربران قرار می دهد که می تواند نتیجه معکوس داشته باشد. آنچه مهم است، دستیابی به حجم مناسبی از داده ها است که اطلاعات لازم را برای تصمیم گیری سریع و موثر برای مدیریت مخاطرات طبیعی فراهم می کند.

جزئیات بیش از حد ممکن است به طور غیر ضروری به هزینه GIS اضافه کند. اگر یک منبع داده فراتر از نقطه مفید بودن جزئیات باشد، باید از داده های تعمیم یافته استفاده شود. به عنوان مثال، اگر داده‌های توپوگرافی در خطوط 5 متری ترسیم شوند، اما برخی تصمیمات اساسی با استفاده از خطوط 50 متری به دست می‌آیند، ورودی و بازیابی پیچیدگی توپوگرافی را می‌توان تا 10 برابر کاهش داد. مطالعه دقیق سیستم‌های طبقه‌بندی داده‌های ورودی، همراه با تجزیه و تحلیل نقاط بحرانی تمایز در منابع داده‌های فیزیکی می‌تواند حجم ورودی داده‌ها را بدون تأثیر بر سودمندی تحلیل کاهش دهد.

جزئیات پایگاه داده باید مستقیماً با نیازهای تیم برنامه ریزی مرتبط باشد و ماهیت آن پویا باشد. یک تیم برنامه‌ریزی که برای ارزیابی آسیب‌پذیری در برابر خطرات طبیعی تعیین شده است، می‌تواند با بررسی خطرات در سطح ملی شروع کند، سپس به مطالعات دقیق‌تر در مناطق محلی پرخطر منتقل شود. از سوی دیگر، اگر منطقه ای برای برنامه ریزی توسعه منطقه ای انتخاب شود، می توان مطالعه مخاطرات را در سطح منطقه ای یا محلی آغاز کرد. به عنوان مثال، اگر مطالعه توسعه مربوط به بخش حمل و نقل یک شهر باشد و منطقه متحمل خسارات مکرر ناشی از رانش زمین شود، پایگاه داده ایجاد شده باید این موضوع را منعکس کند.

با توجه به مقیاس، برنامه ریزان یا کاربران GIS می توانند از انعطاف پذیری ارائه شده توسط برخی از GIS با وارد کردن داده ها در مقیاس های مختلف و بعداً درخواست از سیستم برای تنظیم مقیاس متناسب با هدف یا مرحله خاص برنامه ریزی استفاده کنند: مقیاس های کوچک تا متوسط ​​برای موجودی منابع و پروژه. شناسایی؛ مقیاس های متوسط ​​برای پروفایل های پروژه و مطالعات پیش امکان سنجی؛ و مقیاس های بزرگ برای مطالعات امکان سنجی، نقشه برداری مناطق خطر، و مطالعات کاهش خطر شهری.

وضوح یا دقت مکانی پایگاه داده در تعداد سلول ها (ستون ها و ردیف ها یا Xs و Ys) که پایگاه داده را تشکیل می دهند منعکس می شود. هر چه تعداد سلول های مورد استفاده برای پوشش یک ناحیه معین بیشتر باشد، وضوح به دست آمده بالاتر است. با این حال، وضوح بالا همیشه ضروری نیست و باید بین آنچه از نظر ظرفیت تحلیلی به دست می آید و آنچه از نظر مصرف حافظه کامپیوتر و زمان ورودی از دست می رود، در نظر گرفته شود. نوع آداپتور گرافیکی، اندازه حافظه رایانه و ترجیح کاربر در مورد استفاده از صفحه نمایش کامل یا پارتیشن بندی شده، عوامل تعیین کننده در این زمینه هستند.

در نهایت، طراحی پایگاه داده باید برای عملکرد تست شود. پس از آزمایش آزمایشی، دستیابی به مجموعه قابل توجهی از اصلاحات طراحی پایگاه داده غیرمعمول نیست. رهنمودها معمولاً نه تنها به دقت فضایی داده ها و طراحی لایه ها، بلکه در شناسایی موانع احتمالی برای اجرای نهایی سیستم، و توسعه رویه ها یا روشی برای انجام وظایف در شرایط عملیاتی عادی است.

نتیجه گیری

مجموعه گسترده ای از کاربردهای GIS ارائه شده در این فصل، ارزش GIS را به عنوان ابزاری برای مدیریت مخاطرات طبیعی و برنامه ریزی توسعه نشان می دهد. همانطور که نشان داده شد، سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی می‌توانند کیفیت و قدرت تحلیل ارزیابی‌های مخاطرات طبیعی را بهبود بخشند، فعالیت‌های توسعه را هدایت کنند، و به برنامه‌ریزان در انتخاب اقدامات کاهش‌دهنده و در اجرای اقدامات آمادگی و واکنش اضطراری کمک کنند.

همانطور که GIS ممکن است فریبنده به نظر برسد، ابزار مناسبی برای همه برنامه های برنامه ریزی نیست. بسیاری از مزایای چنین سیستم خودکاری در توانایی انجام محاسبات مکرر فضایی نهفته است. بنابراین، قبل از تصمیم‌گیری برای دستیابی به یک GIS، برنامه‌ریزان باید تعیین کنند که چه فعالیت‌های برنامه‌ریزی می‌تواند با سیستم پشتیبانی شود و به دقت ارزیابی کنند که آیا میزان محاسبات و تحلیل‌های فضایی انجام شده، خودکارسازی فرآیند را توجیه می‌کند یا خیر. اگر فقط چند محاسبات پیش‌بینی شود، احتمالاً برای ترسیم و همپوشانی نقشه‌ها و محاسبه نتایج به طراحان محلی تکیه کردن مقرون به صرفه‌تر خواهد بود.

GIS مبتنی بر کامپیوتر بهترین گزینه برای یک تیم برنامه ریزی است. با این حال، برنامه ریزان باید بین تعداد زیادی از تنظیمات سخت افزاری موجود و قابلیت های نرم افزار، قیمت ها و سازگاری ها انتخاب کنند. با توجه به محدودیت های مالی و فنی معمولی که در آمریکای لاتین و کارائیب حاکم است، پیکربندی سخت افزار باید ساده و مقرون به صرفه باشد. برای سیستم های سازگار با IBM، به عنوان مثال، یک واحد پردازش مرکزی استاندارد (CPU)، یک مانیتور با وضوح بالا، یک دیجیتالیزر کوچک و یک چاپگر رنگی اختیاری معمولاً به اندازه کافی برای نیازهای یک آژانس برنامه ریزی توسعه موثر هستند و می توان آنها را به راحتی در قیمت های مقرون به صرفه در اکثر کشورهای منطقه. تجهیزات بزرگ و پیچیده نیاز به مهارت های فنی بیشتری دارند، نگهداری و تعمیر آنها در محل دشوار است.

به طور مشابه، بسته های نرم افزاری GIS زیادی برای انتخاب وجود دارد و بر این اساس، طیف گسترده ای از قابلیت ها و قیمت ها در دسترس است. معمولاً هر چه نرم افزار گران تر باشد، توانایی تحلیلی قوی تر و گزینه های خروجی پیچیده تر است. با این حال، قابلیت افزوده، به ویژه در زمینه خروجی با کیفیت کارتوگرافی، همیشه ضروری نیست، و ممکن است هزینه ای برای خود نداشته باشد. قیمت ها از صد تا بیش از پنجاه هزار دلار آمریکا متغیر است. اگرچه سیستم‌های ارزان قیمت فاقد ویژگی‌های خاصی هستند که در سیستم‌های گران‌تر وجود دارد، اما قابلیت‌های عملکردی کافی برای برآورده کردن نیازهای تحلیل اولیه فعالیت‌های مدیریت مخاطرات طبیعی دارند. عاقلانه است که با برخی از این سیستم های ساده شروع کنید و بعداً آنها را با توجه به نیازهای آژانس گسترش دهید.

جنبه های دیگری که باید در نظر گرفته شود، در دسترس بودن داده ها و پشتیبانی سازمانی است. برای اینکه یک GIS به عنوان یک ابزار برنامه ریزی موثر باشد، هر گونه مشکل و مشکل در به دست آوردن داده ها از موسسات با وظایف و علایق مختلف باید برطرف شود. درک خوبی برای به اشتراک گذاری اطلاعات بین آژانس های مختلف درگیر در جمع آوری، تولید و استفاده از داده ها باید ایجاد شود تا ماهیت پویا یک GIS تضمین شود.

آخرین مسئله ای که برنامه ریزان باید با آن مواجه شوند، مشکلی است که در اجرای نتایج GIS با آن مواجه خواهند شد. وقتی صحبت از ترجمه نتایج GIS به دستورالعمل‌ها یا دستورات برنامه‌ریزی می‌شود، رد شدن آنها به دلایل سیاسی، اقتصادی یا دیگر غیرمعمول نیست. این ممکن است در سطح محلی پیچیده تر شود. هنگامی که نیازهای داده های محلی تعمیم داده می شود و در یک GIS برای یک منطقه بزرگتر گنجانده می شود، ممکن است درگیری به دلیل دانش دقیق مردم از منطقه ایجاد شود.

مدیریت مخاطرات طبیعی برای موفقیت نیاز به همکاری در همه سطوح دارد. متقاعد کردن کارکنان محلی و تصمیم گیرندگان مبنی بر اینکه GIS می تواند اطلاعات به موقع، مقرون به صرفه و صحیح را ارائه دهد، گامی حیاتی است که برای هر برنامه ای که به مسائل مدیریت مخاطرات طبیعی رسیدگی می کند، نیاز به حمایت و توجه دارد.