مقدمه اي بر نقشه­هاي رقومي

مفاهيم GIS

ساختار داده هاي مكاني

مدل رقومي سطح زمين DTM

رقومي سازي DIGITIZING

داده هاي غير مكاني

كيفيت داده ها DATA QUALITY

توابع تحليلي در GIS

مثالهايي از كاربردهاي GIS

 

مقدمه اي بر نقشه هاي رقومي

الف: تعريف نقشه هاي توپوگرافي :

مدل و مدل سازي

نيازمنديهاي خاص يك كاربر در ارتباط با كاربردهاي وي بنامه ديدگاه كاربر يا USER VIEW در جهان واقعي شناخته مي شود.

پروسه ارائه و نمايش اين VIEW و تعيين عوارض مورد نظر همراه با توصيفات آنها را كه در پشتيباني اين VIEW موثر است مدل سازي (MODELING) مي­نامند.

مدل يعني خلاصه سازي (ABSTRACTION) ساده سازي (SIMPLICATION) توضيح DES CRIPTION و ارائه (REPRESENTATION) پديده هاي جهاني واقعي

لذا مدل سازي عوارض و پستي و بلندي زمين يعني خلاصه سازي ها درك (PRECATION) جداسازي (FRAGMENTATION) توضيح و ارائه توپوگرافي زمين همراه با آن دسته از – واقعي كه با كاربردهاي خاص مورد نظر كاربر مربوط مي باشند.

بطور كلي پيكر بندي سطح زمين از جمله پستي و بلندهاي و موقعيت عوارض طبيعي همچون كوهها و دره­ها و همچنين موقعيت عوارض ساخت دست بشر بر روي عوارض طبيعي را توپوگرافي نامند. به طبقه عوارض كه بر روي نقشه هاي توپوگرافي قرار دارند را عوارض توپوگرافي مي نامند.

نقشه توپوگرافي: روي اين نقشه موقعيت مسطحاتي و ارتفاعي عوارض طبيعي و عوارض ساخت دست بشر تعيين ميگردد.

در يك نقشه توپوگرافي مي تواند اطلاعاتي نظير

1-    هيدرولوژي ( عوارض آبي )

2-    جاده و راه آهن

3-    ساختمان و سازه

4-    مرزها (تقسيمات كشوري و مرزهاي بين المللي )

5-    ساير كلاسهاي عوارض

6-    اطلاعات پستي و بلندي زمين (منحني ميزان، نقاط ارتفاعي و هاشورها )

7-    اسامي مناطق

وجود داشته باشد.

نمونه­هايي از كاربردهاي نقشه­هاي توپوگرافي را مي­توان مديريت جنگل­ها و مراتع، مديريت كاربري اراضي، بررسي نقشه­هاي پوششي كشور و آناليزهاي طرح جامع شهرها و غيره توليد و به­هنگامه سازي نقشه­هاي موجود .1- از روي نقشه­هاي كاغذي 2- مستقيما از روي عكس هوايي و يا ورود مختصات

كاربردهاي شهري: 1- نقشه­هاي آب و فاضلاب، نقشه­هاي برق و تلفن 2- نقشه طرح جامع و تفضيلي شهرها 3- نقشه­هاي معماري 4- نقشه­هاي گاز شهري و نقشه­هاي كاربري اراضي

محدوديت­هاي نقشه­هاي سنتي:

بهتر است مروري بر مشخصات تكنيكي نقشه داشته باشيم: مقياس – ضريب تفكيك نقشه (MAP RESOLUTION) – دقت نقشه – سيستم تصوير – فرمت نقشه – لژاندر – همپوشاني و تجزيه لايه هاي مختلف

پروسه توليد نقشه :

به منظور تهيه هر نقشه ابتدا بايد نيازمنديهاي كاربران مورد تجزيه و تحليل قرار گيرد پس از آن دستور العمل ها و استانداردهاي مورد نياز تهيه و يا بكار گرفته شود، آنگاه جمع آوري داده ها صورت پذيرفته و استخراج عوارض انجام گردد. سپس لازم است RE FERENCE هندسي صورت پذيرد. گاهي برخي عوارض جهت ترسيم نياز به تعقيب دارند مانند دنبال نمودن منحني ميزان كه به آن TRACING گفته مي شود. پس از انجام پردازش هاي گرافيكي لازم است نقشه با استفاده از نقاط كنترل زميني از لحاظ دقت خروجي كنترل شود و در مرحله آخر پردازش هاي كارتوگرافي بر روي آن انجام پذيرد.

بطور كلي نقشه ها را مي توان به دو دسته توپوگرافي ( به عنوان پايه هندسي براي تهيه نقشه هاي و نقشه هاي موضوعي) تقسيم بندي نمود.

سالهاي متمادي از نقشه هاي كاغذي تنها راه براي ذخيره و نمايش عوارض سطح زمين جهت نمايش و آناليز مكاني بوده است.

در هر نقشه كاغذي عوارض فقط بصورت نقطه، خط و يا سطح نمايش داده مي­شدند.

در يك نقشه سنتي، اطلاعات توصيفي يك عارضه (ATTRIBUTE) توسط سمبلهاي گرافيكي، متن و توضيحات ديگر در لژاند نقشه ارائه مي­گردد. و ارتباط مكاني عوارض فقط توسط نقشه خوانها و بصورت هنر استخراج مي گرديد.

نقشه هاي سنتي داراي محدوديت هاي مي باشند كه عبارتند از :

محدوديت مقياس كه منجر به حذف عوارض مي شود.

وجود تنوع در اطلاعات و كلاس هاي عوارض مختلف كه امكان نمايش تمامي عوارض در دنياي واقعي را بصورت يكجا فراهم نمي سازد.

در نقشه هاي سنتي بازيابي اطلاعات بسيار سخت و پرهزينه است و جهت افزودن عوارض جديد ترسيم مجدد آن مورد نياز مي باشد.

توليد نقشه هاي سنتي از لحاظ زمان و هزينه به صرفه نمي باشند.

مشكلاتي كه بايد در نقشه هاي سنتي حل گردد:

نقشه هاي توپوگرافي در مدت زمان كوتاهي از رده خارج مي شوند (OUT OF DATE)

نقشه ها نياز به بهنگام سازي مستمر در مدت زمان كوتاهي داشتند.

نياز روز افزون به انجام آناليز روي نقشه – انتخاب عوارض و توليد محصول جديد از اطلاعات موجود.

پديداري نقشه هاي الكترونيكي يا EDP(ELECTRONIC DATA PROCESSING) خصوصا در راستاي اهداف نظامي و مديريت منابع در جهان نيز مشكلي بود كه بايد نقشه هاي سنتي مرتفع مي گرديد.

 

نقشه هاي رقومي

به نقشه هاي اطلاق مي شوند كه توسط تكنيك هاي رقومي توليد شده و به فرم رقومي نيز ذخيره مي شوند.

ذخيره سازي نقشه هاي رقومي به دو صورت برداري و رستري مي باشد.

با توليد نقشه هاي رقومي بسياري از مشكلات موجود در نقشه هاي سنتي مرتفع گرديده است.

اين نقشه ها به دو طريق توسط رقومي نمودن نقشه هاي سنتي ( DIGITIZING) و يا مستقيما از روي عكس هاي هوايي ( مسير روش فتوگرافي ) قابل تهيه مي باشند.

نمونه هايي از كاربردهاي نقشه هاي رقومي را مي توان كاربردهاي شهري همانند: نقشه هاي آب و فاضلاب ، برق و تلفن، طرح جامع و تفضيلي شهرها و نقشه­هاي معماري، نقشه­هاي گاز شهري و نقشه­هاي كاربري اراضي ذكر شود.

كاربردهاي منطقه­اي : نقشه مديريت جنگل­ها و مراتع، نقشه­هاي كاربري اراضي و نقشه­هاي تقسيمات كشاورزي نقشه­هاي فرسايش خاك و نقشه­هاي زمين شناسي

كاربردهاي محيط زيست: نقشه­هاي آلودگي هوا، نقشه­هاي هواشناسي، نقشه اقليم شناسي، نقشه­هاي وضع آلودگي آبهاي موجود، ‌نقشه­هاي آلودگي زمين و عوامل آلوده كننده آنها

 

مقايسه نقشه هاي سنتي ورقومي:

با در نظر داشتن مشخصات تكنيكي نقشه و محدوديت نقشه هاي سنتي كه قبلا توضيح داده شد نقشه هاي سنتي را در مقابل نقشه هاي رقومي به اين ترتيب مي توان مقايسه نمود.

 

 

پايگاه داده توپوگرافي رقومي (TDB) DIGITAL TOPOGRAPHIC DATA BASE

بطور كلي هنگامي كه به پايگاه داده هاي توپوگرافي ، توابع تحليلي افزوده شود ماحصل آن GIS خواهد بود. براي نيل به TDB اولين گام آن داشتن نقشه داده توپوگرافي رقومي است.

پايگاه داده هاي توپوگرافي رقومي : گونه اي خاص از پايگاه داده است كه قادر مي باشد بين داده هاي جغرافيائي (عوارض گرافيكي) و ATTRIBUTE اتصال برقرار نمايد. اين پايگاه داده پايه اي است براي نقشه هاي پوششي و سيستم هاي اطلاعات جغرافيائي (GIS) در جهت انجام آناليز داده هاي مكاني (SPATIAL DATA ANALYSIS)

پايگاه داده گرافيك رقومي

داده ها در پايگاه مذكور بصورت شيت ( SHEET-ORIENTED ) مي باشد . هر نقشه از گروهي از لايه هاي نقشه MAP LAYERS تشكيل يافته است و فايل هاي داده براي استفاده هاي بعدي بصورت سيستم ايندكس شيت هاي نقشه ذخيره مي گردند. سپس المانهاي نقشه ها ساختار سازي ( STRUC TURED ) مي شوند كه براي سازماندهي آنها و ارائه ارتباطهاي بين آنهاست و لزوما براي عمليات آناليز مكاني مناسب نمي باشند.

اين پايگاه ها راه حل نهايي براي تمامي مسائل و مشكلات در نقشه هاي سنتي نيست.

تعريف : در حقيت TDB سيستمي است كامپيوتري كه از طريق سيستم مديريت پايگاه داده هاي آن مي توان اطلاعات توپوگرافي را سازماندهي ، آرشيو، ذخيره ، بازيابي ، تبديل ، پردازش و نمايش داده TDB اتصال بين سيستم نمايش گرافيك و يك پايگاه داده را كه اطلاعات توصيفي را ذخيره نموده برقرار مي سازد.

مشخصات TDB :

-         مجموعه داده بصورت CONTINUOUS DATA BASE است و نه بصورت MAP SHEET SEPARATE

-         ارائه ارتباطهاي دروني (توپولوژي) بين المانهاي نقشه (همسايگي،اتصال...) بصورت صريح نمايش داده­مي­شود.

-         امكان ساخت OBJECT براي سطح بالاتري از معنا براي كاربر در انجام طبقه بندي عوارض وجود دارد.

توصيفات مكاني

اطلاعات گرافيكي يا مكاني در مورد ENTITY ها در ارتباط با يك سيستم مختصات مرجع شامل :

مختصات ( مسطحاتي ، ارتفاعي ) – نوع عارضه ( نقطه ، خط ها سطح ) – اطلاعات مربوط به توپولوژي

توصيفات غير گرافيكي عوارض

توصيفات SEMANTIC عوارض ، شامل : ATTRIBUTE  ها – توصيفات كلي

ارتباط هاي توپولوژي مربوط به عوارض NETWORK ( شبكه راهها )

تعريف GIS :

قبل از اينكه تعريفي از GIS ارائه گردد لازم است آشنايي با چرخه داده داشته باشيم.

داده ها از دنياي واقعي جمع آوري مي شوند و منابع داده را تشكيل مي دهند داده ها داخل كامپيوتر وارد مي گردند و بر روي آنها مديريت داده صورت مي پذيرد. پس از آن داده خام مورد تجزيه و تحليل و بازيابي قرار مي گيرد و نام آن به جاي داده به اطلاعات تبديل مي گردد. اطلاعات براي تصميم گيرندگان  مديران و برنامه ريزان مورد استفاده قرار گرفته و در اختيار كاربران مختلف قرار مي گيرد. ديدگاهها و نظرات كاربران واكنش هايي را به دنياي واقعي خواهد داشت به عنوان مثال ممكن است منجر به احداث يك پروژه يا سازه گردد.

پس از آن مجددا اين چرخه تكرار خواهد شد با توجه به چرخه داده در دنياي واقعي GIS نقش مهمي را در اين چرخه ايفا مي كند پس سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS) سيستمي است متشكل از نرم افزار، سخت افزار، داده هاي جغرافيائي، مديريت داده ها كه اطلاعات توصيفي (غير گرافيكي) يا داده هاي مرجع شده به زمين را با عوارض هندسي (گرافيكي) نقشه متصل و ذخيره مي نمايد. اين سيستم امكان طيف وسيعي از پردازش هاي اطلاعاتي و عمليات نمايشي را بهمراه توليد ، آناليز و مدلسازي به روي نقشه بوجود مي آورد.

اجزاء GIS :

GIS داراي هفت جزء اصلي است :

1-    داده هاي جغرافيائي بر روي مدياهاي كامپيوتري

2-    سخت افزار و نرم افزار براي جمع آوري ، ذخيره ، بازيابي ، پردازش ،‌نمايش اطلاعات

3-    افرادي براي كار با سيستم و استفاده از اطلاعات

4-    ساختارهاي سازماني و تشكيلاتي ( براي پروژه هاي بزرگ )

5-    مدل ها ، رويه ها و تئوري ها براي پشتيباين سيستم

6-    زيرساختار هاي سيستم ( سايت هاي كامپيوتري ، شبكه ،‌وسايل ارتباطي و…)

7-    مستندات سيستم ( جزوات راهنما، راهنماي فرامين و…)

موارد 3 تا 7 مديريت داده هاي جغرافيائي مي گويند.

سخت افزار :

ايستگاه كاري ( WORK STATION ) شامل : واحدهاي حافظه – پردازشگر – وسايل ورودي – وسايل خروجي

مراحل راه اندازي ،‌بكارگيري و اجزاي GIS:

با توجه به چرخه داده در جهان واقعي كه قبلا توضيح داده شد به منظور راه اندازي و ايجاد يك GIS  لازم است مراحل زير به ترتيب انجام گردد.

1-    تحليل نيازمنديها و انتظارات كاربر:

2-  مدل سازي داده ها و طراحي نرم افزاري براي كاربردها ( هدف از مدلسازي داده ها ،‌طراحي يك طرح جامع براي بانك اطلاعاتي است) يك مدل داده هنگام موفق خواهد بود كه ارتباط بين طراح و داده ها ، طراحي يك طرح جامع براي بانك اطلاعاتي است ) يك مدل داده هنگامي موفق خواهدبود كه ارتباط بين طراح و كاربر را برقرار سازد و خواسته هاي كاربر را بصورت تئوريك حل مي كنند.

3-  پياده سازي ( پياده سازي يعني انتقال مدل داده ها و نرم افزار هاي انتخاب شده بر روي يك سيستم بانك اطلاعاتي فعال بر روي يك سخت افزار خاص و تحت كنترل كه به آن DBMS مي گويند.

4-    تست و آزمون سيستم

5-    حفظ و نگهداري و پويا سازي يك سيستم GIS چرا كه دنياي واقعي مرتبا در حال تغير و تحول است.

مدل سازي درGIS :

همانطور كه در مراحل طراحي ، پياده سازي و اجراي يك GIS ذكر گرديد يكي از مراحل مهم و اساسي ، طراحي نرم افزاري و تشكيل بانك اطلاعاتي است كه اين عمل توسط مدل سازي داده ها انجام مي پذيرد به منظور مدل سازي داده ها از  دنياي واقعي ابتدا لازم است با در نظر گرفتن ديدگاههاي كاربران نسبت به ايجاد مدل خارجي يا EXTERNAL MODEL اقدام بكنيم.

مرحله بعدي طراحي فوري GIS است كه مي بايستي مدل مفهومي يا CONCEPTUAL MODEL تهيه گردد. مدل مفهومي ارتباطات عوارض يا ENTITY هاي مختلف را از لحاظ مفهومي از جمله رابطه والد ،      يا ارتباطات يك به يك يا يك به چند را مشخص مي سازد.مرحله سوم ايجاد مدل منطقي يا LOGICAL مي باشد مدل منطقي ارتباطات عوارض را از لحاظ منطقي و فيزيكي برقرار مي سازد بدين مفهوم كه جهت مدل ارتباطات جداول توصيفي به يكديگر ( JOIN) بايد از كدام ستونهاي اطلاعاتي مشتر ك  استفاده شود و نهايتا مرحله چهارم مدل سازي داده ها را مدل داخلي يا INTERNAL MODEL مي گويند. كه عبارت است از پياده سازي يك GIS و بانك اطلاعاتي بر روي سخت افزار رايانه اي و تشكيل پايگاه داده .

 

مدل خارجي 2

دنياي واقعي

مدل خارجي 1

مدل خارجي 3

مدل خارجي 4

مدل مفهومي

مدل منطقي

Conceptual level

مدل داخلي

In ternal leve1

Logi cal leve1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

انواع داده ها در GIS :

داده ها در GIS به دو دسته كلي تقسيم مي شوند اين دو دسته عبارتند از

1-    داده هاي هندسي يا مكاني  POSITIONAL DATA

شامل داده هاي تصويري و رشدي داده هاي برداري و مدل هاي ارتفاعي رقومي سطح زمين DTM

2-     داده هاي غير مكاني يا توصيفي (ATTRIBUTES )

شامل داده هاي حرفي يا عددي موجود در بانكهاي اطلاعاتي داده ها در GIS داراي اهميت بسيار بوده و 70 تا 80 درصد يك GIS را تشكيل مي دهند

اهميت داده ها جغرافيائي بر اساس دو جنبه زير است:

1-    جمع آوري آنها نيازمند زمان و هزينه زياد است

2-    دقت نتايج به دست آمده از تحليل هاي مكاني وابستگي صرف به دقت داده هاي جغرافيائي داده

 

فصل دوم :

ساختار داده هاي مكاني :

انواع داده هاي مكاني :

دو روش اساسي براي ذخيره سازي اطلاعات مكاني وجود دارد.

1-    برداري

2-    رستري

داده هاي برداري و انوع ساختار هاي آن:

در اين مدل اشياء يا موقعيتها در جهان واقعي به وسيله نقاط و خطوطي كه مرزهاي آنها را تعيين مي كنند نمايش داده مي شوند.

مكان عوارض با استفاده از سيستم مختصات كارتزين (X,Y) كه داراي دامنه تقريبا پيوسته مختصات مي باشد بيان مي شود.

موقعيتها در اين مدل با استفاده از يك سيستم مختصات جغرافيائي استاندارد مانند UTM مبناي محلي يا طول و عرض جغرافيائي ذخيره مي گردند.

نقطه بصورت (X,Y) خط بصورت يك سري (X,Y) و سطح بصورت حلقه بسته­اي ا ز (X,Y) ها ذخيره مي­گردد.

اين مدل نسبت به مدل رستري قابليت انعطاف و دقت بيشتري دارد. اين مدل نسبت به مدل رستري حجم كمتري دارد اما ساختار آن پيچيده است.

مدل هاي داده اي اسپاگتي ، توپولوژي و شبكه نامنظم ( TIN ) مدل برداري محسوب مي شود.

مدل اسپاگتي :

در اين مدل نقشه جز به جز به ليستي از مختصات ( X,Y ) برگردانده مي شود.

در اين مدل فايل داده هاي مكاني مجموعه اي است از رشته مختصات بدون ساختار داخلي مرز مشترك بين دو پليگون مجاور دوبار ذخيره مي شود.

ارتباط مكاني عوارض در اين مدل كد گذاري نمي­شود به طور مثال اطلاعاتي در مورد عوارض مجاور هر پليگون ثبت نمي­گردد. ارتباط مكاني عوارض بايد به وسيله محاسبات بازسازي شود. اين مدل براي چاپ نقشه هاي رقومي موثر است چون اطلاعاتي بيشتر از اطلاعاتي مورد نياز براي ترسيم ذخيره نمي گردد.

ساختار ذخيره سازي اطلاعات در سيستم هاي CAD مثالي از مدل اسپاگتي مي باشد.

 

نقشه اصلي 

 

 

نقشه ارائه شده در مختصات

كارتزين ( مدل داده )

 

 

 

ساختار داده ها

نقطه منفرد XY                            نقطه

X1Y1X2Y2…Xn  Yn                    خط

X1 Y1 , X2 Y2 , … , X1 , Y1            

مدل توپولوژي :

مدل توپولوژي پر استفاده ترين روش كد گذاري ارتباطهاي مكاني در GIS مي باشد

پليگونهاي مجاور

آناليز هاي مجاورت و پيوستگي CONLIGUILY AND CONNECTIVITY با استفاده از توپولوژي انجام مي شوند.

مجاورت

 

 

 

مدل توپولوژي مدل ARC-NODE نيز ناميده مي شود.

  پايه اين مدل ARC است

NODE تقاطع دو يا چند ARC است NODE  مي تواند در انتهاي يك ARC آزاد باشد (DANGLED)

پليگون زنجيره اي بسته از ARC هاست كه نمايانگر مرز يك سطح ميباشد.

در GIS پلي گونها و نقاط اغلب در يك نوع از لايه هاي داده و خطوط در لايه هاي داده جداگانه اي ذخيره و با هر جدول نيز مجموعه جدايي از توپولوژي و جدول هاي مختصات همراه مي گردد.

پلي گونهاي مجاور از طريق ARC هاي مشترك شناسايي مي گردند.

يافتن تمامي عوارض درون يك POLYGON امكان پذير است.

نقاط منفرد ( قوسي با يك پليگون مشابه در سمت چپ و راست ) تشخيص داد مي شود.

ارتباط جدول ها با موقعيت هاي جهان واقعي از طريق مختصات انجام مي شود. پيچيدگي بيشتر شكل عوارض سبب افزايش تعداد زوجه مختصات مي شود.

داده هاي توصيفي به شكل جدول هاي ارتباطي با كدشناسايي به المانهاي مكاني مربوط مي شوند

مزايا و معايب مدل توپولوژي نسبت به مدل اسپاگتي

مزيت :

آناليز مكاني برون استفاده از مختصات ( مجاورت و پيوستگي ) امكان پذير است.

به بيان ديگر با ا ستفاده از توپولوژي مي توان از محاسبات وقت گير براي بدست آوردن ارتباطهاي مكاني از طريق مختصات هندسي جلوگيري نمود.

عيب :

ايجاد ساختار توپلوژي هزينه و زمان بيشتري به كاربر تحميل مي كند ورود نقشه جديد يا تغيير در نقشه موجود باعث تغيير در توپولوژي مي شود.

در حالت عكس روند پيشرفت به سمت بكارگيري هر چه بيشتر توپولوژي در GIS است.

مدل شبكه نامنظم مثلثي (TIN) TRIANGULATED LRREGULAR NETWORK مدل شبكه نامنظم مثلثي مدل توپولوژي – برداري براي نمايش سطح زمين است.

اين مدل عوارض سطح زمين را مانند مجموعه اي در سطوح مثلث بهم پيوسته نمايش مي دهد.

 

 

 

 

الگوريتم هاي TIN در روش توليد شبكه هاي مثلثي متفاوت بوده و داراي نتايج متفاوت هستند در عمل مثلث بندي كه در آنها مثلث هاي متساوي الاضلاع  هستند براي نمايش سطح دقيق ترند با استفاده از مدل TIN مشخصات سطح زمين مانند شيب ( SLOPE ) و جهت شيب ( ASPECT ) براي هر سطح محاسبه گرديده و بعنوان توصيفات آن سطح و مطابق روش ذخيره توصيفات در پليگونها ذخيره مي گردند از اين پارامترها بعد ا در آناليزهاي مربوط به مشخصات سطح زمين استفاده مي گردد.

داده هاي RASTERY :

مدل داده رستري در فرم ساده آن شامل يك شبكه منظم از سلول هاي مربعي مي باشد اين سلولها هم اندازه و تقسيم ناپذير بوده و PIXEL ناميده مي شود.

موقعيت هر PIXEL  بوسيله شماره سطر و ستون آن تعريف مي گردد.

مقدرا تخصيص داده شده به هر سلول نمايانگر نوع و چگونگي اطلاعت توصيفي آن است. هر چه ابعاد PIXEL ها كمتر باشد ضريب تفكيك ( RESOLUTION تصوير بالاتر است.

عوارض به عنوان اشياء مستقل شناسايي نمي شوند بلكه بوسيله گروهي از سلول ها با شرايط خاص نمايش داده مي شوند.

تكنيك هاي فشرده سازي داده هاي استري ندارد.

مدل رقومي سطح زمين ) DTM )

مقدمه اي به DTM :

مدل هاي رقومي سطح زمين كه تحت عنوان DIGITAL TERRAIN MODEL نامگذاري شده اند از سال 1950 در علوم كاربردي زمين مورد استفاده قرار گرفته اند و از آن تاريخ به بعد براي پردازش هاي اطلاعات جغرافيائي به عنوان جزء اصلي محسوب مي شوند ، DTM در علوم زمين و مهندسي كاربردهاي فراوان دارد در يك سيستم GIS DTM امكان انجام آناليز در سطح زمين را فراهم مي كند و قابليت نمايش پديده هاي مرتبط با توپوگرافي و ديگر سطوح را دارند يك DTM به عنوان نمايش رقومي قسمتي از سطح زمين شناخته مي شود.

بطور كلي يك DTM از دو بخش كلي تشكيل شده است.

DATA+ALGORITHM

بدين مفهوم كه ابتدا داده هايي را كه در ساختن DTM نقش دارند نظير نقاط ارتفاعي منحني هاي ميزان و غيره را از منابعي بايد جمع آوري نمود. و نهايتا بر اساس آن مدل رقومي سطح زمين را تهيه نمود.

بطور كلي مراحل مختلفي در مورد يك DTM وجود دارد كه عبارتند از 1- CENERATIEN DTM2 - اصلاح و ويرايش DTM ساخته شده MANIPULATION 3- تغيير و استخراج اطلاعات از روي INTERPRETATION 4-آناليزهاي مجري VISUALIZATION DTM  5- اخذ كاربردهاي مختلف DTM

منابع جمع آوري داده هاي DTM APPLICATION

همانطور كه ذكر گرديد داده يا DATA يكي از بخش هاي مهم DTM مي باشد منظور از داده المانهاي نمايشگر ارتفاعات سطح زمين هستند ، نظير نقاط ارتفاعي ، منحني هاي ميزان  و غيره روش هاي مختلفي به منظور جمع آوري اين داده ها وجود دارد.

بطور كلي اغلب داده هاي مورد نياز در DTM از سه منبع تامين مي شوند.

1-  نقشه برداري زميني 2- فتوگرامتري 3- نقشه هاي كارتوگرافي ديجيتايز شده منابع و روش هاي ديگري نيز در جمع آوري داده ها وجود دارد: نظير روش هاي را دار SONAR-LASER SCAN

روش نقشه برداري زميني :

داده هاي نقشه برداري زمين خيلي دقيق هستند و نقشه برداران از خصوصيات زمين به دقت بهره برداري مي كنند نهايتا دقت DTM توليده شده با اين روش بسيار بالا خواهد بود.

ليكن تكنيك جمع آوري داده ها در اين روش نسبتا هزينه بر و زمانبر است.

لذا معمولا از اين روش در مناطق كوچك استفاده مي شود.

ضمنا در مواردي كه روش هاي دگير محدوديت دارند ( مثل جمع آوري اطلاعات در مناطق جنگلي توسط فتوگرامتري) ناگزير به استفاده از اين روش مي باشيم.

روش نقشه برداري هوايي ( فتوگرامتري )

جمع آوري اطلاعات به روش فتوگرامتري بر اساس تغيير استرئوسكوپي عكس هاي هوايي است.

بر اساس تجهيزات مورد استفاده روش فتوگراتري به سه دسته آنالوگ ، تحليلي و رقومي تقسيم مي شوند فتوگراتري رقومي بر اساس تكنيك STEREO MATCHING عمل مي نمايد.

اين روش با شناسايي نفاط مشترك در يك روج تصوير چپ و راست. با همپوشاني عرض عمل توجيه مطلق و توجيه نسبي عكس هاي هوايي را به طور كاملا اتوماتيك به انجام مي رساند و بدين ترتيب مدل رقومي سه بعدي را تشكيل مي دهد و از اين مدل مي توان داده هاي سه بعدي را استخراج نمود و از آنها در تهيه DTM و ارتوفتوها استفاده كرد.

روش فتوگرامتري براي مناطق وسيع كاربرد دارد.

استفاده از نقشه هاي كارتوگرافي ديجيتايز شده گاهي نقشه هاي كاغذي منطقه اي وجود دارد و در آن منحني هاي ميزان نيز ترسيم شده است به دليل محدوديت بودجه و يا زمان مي توان از اين روش بهره جست به اين ترتيب كه ابتدا نقشه هاي كاغذي و يا لايه هاي مورد نظر بايد به صورت سه بعدي رقومي شوند.

از آنجائيكه يك منحني ميزان نقاط هم ارتفاع را به هم متصل مي نمايد لذا هر نقطه بر روي منحني ميزان رقومي شده مي تواند به عنوان داده اي در توليد DTM استفاده گردد.

روش هاي نمونه برداري داده هاي ارتفاعي :

روش هاي مختلفي براي نمونه برداري يا SAMPLING وجود دارد از مهمترين تكنيك هاي داده هاي ارتفاعي مي توان به روش هاي زير اشاره نمود.

1-    روش منظم REGULAR  SAMPLING

2-     روش مرحله اي  PROGRESSIVE SAMPLING

3-     روش انتخابي ( نامنظم ) SELECTIVE SAMPLING

1-  در اين روش فواصل برداشت نقاط همانند يك GRID ثابت است نكته حائز اهميت در اين روش يافتن بهترين فواصل در نمونه برداري است. روش هاي بسياري براي حل اين نكته وجود دارد كه شامل تكنيك هايي بر اساس آناليزهاي طيفي ، اينترپولاسيون خطي ، تخمين VARIOGRAM

در روش نمونه برداري منظم بر اساس اينكه فاصله GRID ها مشخص و ثابت است از يك قانون منظم  و زمين هموژن طبيعت مي كند.اين روش براي زمين هايي كه داراي ناهمواري زياد است مناسب نمي باشد .

2-  در اين روش نوع تراكم نقاط نمونه به پيچيدگي و ناهمواري هاي سطح زمين وابسته است از مزاياي اين روش مي توان به بالاتر بردن دقت نمونه برداري اشاره نمود و از معايب آن اين است كه ممكن است در مناطقي ، نقاط اضافي برداشت شوند در اين روش ابتدا منطقه به چهار بخش تقسيم بندي مي شود سپس هر مربع كه داراي پيچيدگي است مجددا به 4 مربع تقسيم مي شود و در مناطقي كه يكنواخت مي باشند تقسيم بندي ادامه پيدا نمي كند سپس مجددا تقسيم بندي شروع مي شود تا در هر مربع منطقه كاملا هموار وجود داشته باشد روش نمونه برداري انتخابي يا

در اين روش نقاط نمونه به طور كاملا نامنظم و در جاهائيكه تغيير ارتفاعي وجود دارد گرفته مي شود از مهمترين اين عمل ها خط القعر و خط الراس هاست.

از مزاياي اين روش به حداقل رسانيدن تعداد نقاط نمونه و عدم وجود نقاط اضافه است و از معايب آن اين است كه نمونه برداري وابسته به نظر عامل مي باشد و لذا خطاهاي انساني را نيز به همراه دارد.

نمون برداري تركيب ( COMPOSITE SAMPLING )

اين روش تركيب از روش هاي مرحله اي و روش انتخابي است با اين روش نقاط نمونه حداقل است و در مناطق با شيب هاي تند مشكل وجود GAP  مرتفع گرديده است. دقت اين روش خيلي بالاست.

درون يابي ( INTERPOLATION )

همانطور كه قبلا ذكر شد DTM شامل دو بخش داده و مدل است درون يابي ( INTERPOLATION ) فرآيند يافتن مقادير نقاط نامعلوم با استفاده از نقاط نمونه برداري شده ( نقاط معلوم ) است.

درون يابي تخمين ازتفاع در صفحه  ( منطقه اي ) كه داراي هيچ داده اي نيست مي باشد.

بطور كلي عمل درون يابي يا INTERPOLATION جهت عمليات زير استفاده مي شود.

1-    محاسبه ارتفاع ( Z ) در يك نقطه منفرد نامعلوم

2-    محاسبه ارتفاع (Z ) از يك GRID منظم مربعي از نقاط نمونه برداري مرجع

3-    محاسبه موقعيت مسطحاتي (  X,Y)  بين دو منحني ميزان با استفاده از روش (CONTOUR INTERPOLATION )

4-  شناسايي تراكم ( ضخامت ) مربوط به GRID هاي مربعي ( RESAMPLING ) انواع انترپولاسيون  GLOBAL- LOCAL- POINTWISE

كيفيت DTM نهايي به روش انترپولاسيون بستگي دارد

عوامل اتخاذ نوع روش انترپولاسيون :

به دو عامل ساختار عوارض و سازگاري خصوصيات زمين با تابع انترپولاسيون وابسته است.

تابع انترپولاسيون بايد سازگار با خاصيت اجزاي داده ( نوع – دقت – اهميت و…  باشد)

دقت مورد نياز و روش محاسباتي ( نزديكترين همسايگي،SPLINE  و…) در اتخاز روش انترپولاسيون اهميت دارد.

ساختارهاي DTM

پس از جمع آوري داده هاي و انجام عمليات درون يابي به مرحله ساخت مدل مي رسيم مدل رقومي سطح زمين داراي ساختارهاي متعددي مي باشد كه اين ساختار ها به نوع نمونه بردارد نقاط وابسته هستند دو نوع ساختار مهم براي DTM وجود دارد.

1-    شبكه منظم( GRID ) 2- شبكه نامنظم مثلثي ( TIN)

ساختار شبكه منظم يا GRID MODEL STRUCTURE

GRID يك ساختار ماتريسي است كه ارتباطات توپولوژيكي ما بين نقاط داده ها را ذخيره كرد و نمايش مي دهد از آنجائيكه اين ساختار رقومي است نمايش ارتفاعات بصورت ماتريس ارتفاعي را به راحتي حمايت مي كند و از الگوريتم هاي (مدل سازي شبكه منظم زمين) استفاده مي نمايد.

اين ساختار را به نام DTM رستري نيز مي شناسد در اين ساختار افزايش RESOLUTION GIRID ها توسط كاهش فواصل نقاط نمونه انجام پذير است كه منجر به افزايش دقت خواهد شد ليكن كاهش فواصل نقاط مي تواند منجر به افزايش هزينه ها گردد. اگر زمين نسبتا مسطح باشد اين روش مناسب است.

ساختار شبكه نامنظم مثلثي (TIN)

TRIONGULATE IRREGULAR NETWORK MODEL STRUCTURE

به شبكه نامنظم مثلثي TIN گفته مي شود . اين شبكه داراي ارتباطات توپولوژيكي است هنگامي كه از روش نمونه برداري انتخابي يا نامنظم مرحله اي و يا تركيبي استفاده مي گردد پس از انجام عمليات درون يابي يا ( INTER POLATION ) لازم است عمليات مثلث بندي يا TRIARGULATION انجام پذيرد.

در اين صورت در خروجي TIN بدست خواهد آمد. عوارض پايه مي توانند به راحتي در داخل ساختار داده وارد شود نتيجتا TIN ها قادر هستند باز تاب كافي و مناسبي از چگالي و تراكم نقاط و نقاط ناهموار زمين را عرضه نمايند.

ساختار TIN نسبت به ساختار GRID داراي نقاط كمتري است ليكن ارتباطات توپولوژي برداري بايستي به طور صحيح و واضح محاسبه و ذخيره شود بنابر اين TIN ها داراي ساختار پيچيده تري هستند و اغلب جهت HANDLE نمودن مشكل تر مي باشند با استفاده از مثلث هاي TIN كه توسط روش TRIARGULATION ساخته مي شوند ما مطمئن هستيم كه به هر سه نقطه يك مثلث يا صفحه FIT خواهد شد.

در GIS هاي برداري TIN مي تواند در حكم پلي گونهايي باشد كه حاوي اطلاعات شيب ، جهت و مساحت است از لحاظ مفهومي مدل تين در مناطقي مناسب است كه در شيب داراي شكستگي هاي عمده اي نظير خط الراس ها، كانال ها ، خط القعر ها و غيره باشيم بر خلاف مدلGRID در TIN مي­توان با توجه به تغيير شيب زمين نقاط نمونه برداي را افزايش يا كاهش داد اجزاي يك TIN عبارتند از :

NODE ها – لبه ها ( EDGE ) – مثلثها ( TRIANGLES ) و ساختار توپولوژي ساختارهاي GRID , TIN  وابسته به كاربردهايي مي توانند به يكديگر تبديل گردند.

اگر دو ساختار بخواهند با يكديگر JOIN  شوند و پيوسته گردند لازم است هر دو داراي يك ساختار واحد باشند. TIN                GRID   غلط

رقومي سازي DIGITIZING

مفاهيم و روش هاي رقومي سازي:

در روش هاي نوين تهيه نقشه تكنيك هاي كامپيوتري نقش مهمي را ايفا مي كنند. بسياري از سازمانهاي تهيه نقشه در راه اندازي سيستم اطلاعات جغرافيايي ، سيستم هاي نوين تهيه نقشه با استفاده از كامپيوتر را بكار مي گيرند با بكارگيري چنين سيستم هايي ، اولين و مهمترين مرحله عبارت است از تبديل اطلاعات نقشه از حالت خطي و غير رقومي به شكل رقومي و سازگار با كامپيوتر تكنيك تبديل نقشه هاي سنتي كاغذي يا ساير مدارك گرافيكي به داده هاي رقومي سازگار با كامپيوتر را رقومي سازي ( DIGITIZING ) مي نامند.

چرا DIGITIZE  مي كنيم.

تبديل اطلاعات نقشه هاي موجود به شكل رقومي و سازگار منطقي تر و كم هزينه تر در صرف زمان و هزينه براي تكرار برداشت داده ها مي باشد به عبارتي ديگر با رقومي سازي نقشه هاي موجود از انجام دوباره كاري ها و صرف هزينه هاي گزاف جلوگيري خواهد شد حتي اگر اطلاعات نقشه ها بهنگام نباشند تكنيك رقومي سازي بمراتب اقتصادي تر است زيرا بهنگام سازي نقشه هاي رقومي كه در محيط كامپيوتري ذخيره شده اند نسبت به بهنگام سازي نقشه هاي سنتي كاغذي كار آمدتر بوده و زمان بهنگام سازي و همچنين هزينه ها را كاهش خواهد داد.

بسياري از نقشه هاي خطي موجود در سيستم انگليسي تهيه شده اند براي استفاده از اين نقشه ها در سيستم متريك لازم است سيستم اندازه گيري انگليسي به سيستم متريك تبديل شود. در مرحله رقومي سازي اين تبديل را مي توان به سادگي انجام داد.

انواع رقومي سازي:

با توجه به اينكه داده اوليه يك نقشه خطي كاغذي و يا يك تصوير هوايي باشد ، انواع رقومي سازي را مي توان به دو دسته تقسيم كرد.

رقومي سازي نقشه هاي خطي موجود مي باشد.

رقومي سازي تصاوير هوايي يا روش فتوگرامتري است.

خصوصيات كارتوگرافي عارضه:

هر عارضه در روي نقشه داراي دو خصوصيت است.

1-    موقعيت عارض( كجاست ) كه مشخص كننده اين است كه عارضه در كجا واقع شده است.

2-    معنا و مفهوم عارضه است (چيست) كه با يك نماد نمايش داده مي شود. و مشخص كننده اين است كه اين عارضه چيست ؟

هماهنگونه كه عوارض در روي نقشه هاي خطي كاغذي داراي دو خاصيت موقعيت و مفهوم مي باشند اين خصوصيات با دو نوع داده نمايش داده مي شود.

نوع اول داده ها داده هاي موقعيتي است داده هاي موقعيتي يا داده هاي گرافيكي نمايانگر مكان عارضه بر روي سطح زمين ، سطح نقشه و تصوير باشد داده هاي موقعيتي ، همچنين شكل و اندازه عارضه را نشان ميدهند.

نوع دوم داده ها ، داده هاي توصيفي است داده هاي توصيفي شامل اطلاعاتي در رابطه با ساير خصوصيات عارضه غير از موقعيت آن است اطلاعات توصيفي مي توانند خود بر دو نوع تقسيم بندي شوند كه عبارتند از : داده هاي توصيفي عددي مانند مساحت ، تعداد، جمعيت ، ميزان ، درجه حرارت  و غيره

داده هاي توصيفي مفهومي مانند  نام نوع ، كيفيت ، طبقه و غيره

داده هاي جغرافيايي از لحاظ خصوصيات ابعادي مي توانند در سه گروه عمده طبقه بندي شوند در حقيقت اين نوع طبقه بندي وابسته به مقياس نقشه اي است كه تهيه خواهد شد دسته اول اطلاعات نقطه اي است اين نوع اطلاعات به يك نقطه مشخص و معين كه داراي هيچ بعد و كشيدگي نمي باشد نسبت داده مي شود دسته دوم اطلاعات خطي است اين نوع اطلاعات در يك جهت داراي بعد و كشيدگي هستند و دسته سوم اطلاعات سطحي است . اين دسته از اطلاعات در دو جهت داراي كشيدگي يا بعد مي باشد.

انواع علائم و نمادها :

بر اساس خصوصيات ابعادي اطلاعات جغرافيائي علائم و نمادها را مي توان به سه گروه تقسيم بندي نمود .

1-    علائم نقطه اي 2- علائم خطي 3- علائم سطحي

انواع دستگاههاي DIGITIZER :

1-    ميزهاي ديجيتايزر كه شامل يك صفحه و يك CURSOR دستي هستند

2-  اسكنرها با آرايه هاي خطي مي باشند جزء اصلي SCANNER يك SEN SOR است كه بصورت منظم تمام سطح تصويري را نقطه به نقطه و در راستاي خطوط موازي SCAN مي كند.

3-    دستگاههايي مي باشند كه از روي صفحه مانيتور عوارض را DIGITIZE مي نمايند.

انواع روش هاي رقومي سازي:

بر اساس دستگاههايي كه براي ديجيتايز كردن بكار مي روند  سه روش رقومي كردن را مي توان نام برد.

ديجتايز مستقيم يا رقومي سازي دستي : در اين روش اپراتور با استفاده از يك CURSOR دستي تمامي المانها و عوارض نقشه را رديابي كرده و مختصات تمامي عوارض ثبت و ذخيره مي گردد نتيجه اين روش يك فايل  رقومي در سيستم برداري مي باشد.

روش دوم ديجتايز با استفاده از SCANNER مي باشد.

تمامي سطح نقشه نقطه به نقطه توسط SENSOR اسكنر در راستاي خطوط موازي و بصورت منظم SCAN  شده و نقشه به صورت خودكار به اطلاعات رقومي تبديل مي گردد. البته بايد توجه داشت كه نتيجه اين روش يك فايل رقومي رستري خواهد بود.

روش سوم ديجيتايز كردن از روي صفحه مانيتور است كه خيلي شبيه به روش DIGITIZE مستقيم مي باشد  تفاوت عمده اين روش با روش ديجيتايز مستقيم در اين است  كه ابتدا نقشه توسط SCANNER   اسكنر شده و پس از SCAN ديجتايز كردن عوارض از روي صفحه مانيتور آغاز مي گردد.

رقومي سازي با استفاده از ميز DIGITIZER :

مراحل رقومي سازي : بطور كلي شش مرحله عمده در رقومي سازي وجود دارد كه عبارتند از :

1-    آماده سازي منابع و امكانات

2-    پيش پردازش اسناد و مدارك

3-    تنظيم ديجيتايزر

4-    ديجيتايز كردن عوارض

5-    ورود اطلاعات توصيفي

6-    ويرايش و اصلاح

آماده سازي منابع و امكانات :

قبل از اين كه فرآيند رقومي سازي آغاز گردد بايد مدارك گرافيكي انتخاب گردد اطلاعات توصيفي جمع آوري شود و ساختار و محتويات پايگاه داده مشخص شود. در مرحله اماده سازي منابع و امكانات انواع مداركي كه به عنوان ورودي رقومي سازي مي توانند مورد استفاده قرار گيرند ارزيابي و بررسي مي گردند ، استانداردها و مشخصات داده هاي رقومي خروجي مطالعه و بررسي مي گردند ، بودجه مورد نياز براي رقومي سازي مد نظر قرار مي گيرد محدوديت هاي زمان و سخت افزارها و نرم افزارهاي موجود بررسي و ارزيابي مي شود نتيجه اين مطالعات و بررسي ها انتخاب روش رقومي سازي تعيين ساختار و پيكر بندي سخت افزار ونرم افزار تعيين و ترسيم طرح نهايي رقومي سازي ، تعيين پرسنل و هزينه مورد نياز براي رقومي سازي خواهد بود.

پيش پردازش اسناد مدارك:

پيش پردازش اسناد ، مدارك براي افزايش سرعت رقومي سازي ، رفع موارد ابهام ، اطمينان از ثبت اطلاعات مناسب و آگاه كردن عامل رقومي سازي از فرآيندهايي كه مورد نياز نمي باشند ضروري است.

همه عوارض كه ديجيتايز مي گردند بصورت واضح روي نقشه ها ترسيم شده اند به هر حال براي برخي از اين عوارض لازم است نحوه رقومي سازي دقيقا مشخص گردد همچنين در اين مرحله تمامي نقاط ويژه اي كه مد نظر مي باشد مانند تقاطع شبكه راهها بايد علامت گذاري شوند. نوع و تعداد اطلاعات توصيفي براي هر عارضه بايد قبل از رقومي سازي دقيقا مشخص گردد. لايه هاي مختلف نقشه اگر موجود و در دسترس باشند نسبت به نقشه هاي چاپ شده براي رقومي سازي مناسب تر هستند زيرا عامل رقومي سازي با مدارك و اسنادي ساده تر با كيفيت كيفي بالاتري سروكار دارد و اين مسئله باعث افزايش سرعت و كيفيت رقومي سازي مي گردد. كيفيت خطوط در پيش نويس نقشه ها پائين است لذا بهبود كيفيت خطوط ضروري مي باشد اغلب انواع مختلف يك پيش نويس ممكن است بر روي برگه هاي جداگانه وجود داشته باشد  رقومي سازي اين المانها از روي برگه هاي جدا نسبت به انتقال همه المانها بر روي يك برگه و ديجتايز آنها كارآمدتر و مناسب تر مي باشد قبل از آغاز مرحله رقومي سازي براي انتقال مختصات از سيستم مختصات ديجيتايزر به سيستم مختصات مرجع لازم است نقاط كنترل مناسب انتخاب گردد. نقاط كنترل بايد دقيقا روي نقشه مشخص شده و مختصات آنها روي زمين معلوم باشد.

تنظيم ديجيتايزر:

ديجيتايزر از لحاظ مكان و موقعيت بايد تنظيم كرد. براي افزايش سرعت و كارآيي رقومي سازي لازم است محدوده ديجيتايزر كه نقشه روي آن قرار مي گيرد با محدوده فرمانها و منوهاي ورود توصيفات از يكديگر مجزا گردند. در اين صورت برنامه رقومي سازي مي تواند تشخيص دهد كه نقطه اي كه مختصات آن ثبت مي گردد در داخل محدوده نقشه قرار مي گيرد  نقاط كنترل تعيين شده در اين مرحله براي ترانسفورماسيون وارد سيستم مي شود.

ديجيتايز عوارض : ديجيتايز عوارض نقطه اي :

معمولا عوارض نقطه اي در نقشههاي كاغذي بصورت نماد نمايش داده مي شود لذا براي ديجيتايز عوارض نقطه اي بايد كاملا مشخص شود كه كدام نقطه از نماد بايد ديجيتايز شده و مختصات آن ثبت گردد.

ديجيتايز عوارض خطي : دو روش براي ديجيتايز عوارض خطي وجود دارد:

حالت ثبت نقطه اي با POINT MODE و ثبت پيوسته يا STREAM MODE

در حالت ثبت نقطه اي يا POINT MODE عامل ديجيتايز با قرار دادن كرسر ديجيتايزر بر روي نقاط مورد نظر در محل شكستگي خطوط مختصات اين نقاط  را ثبت مي نمايد. در حالت ثبت پيوسته عامل مجود پيوسته و دقيقا بصورتي كه كاملا كرسر ديجيتايزر بر روي خط قرار مي گيرد خط را رديابي مي كند و نقاط خط بصورت اتوماتيك ثبت مي شود.

ديجيتايز عوارض سطحي :

در ديجيتايز اين عوارض خطوط تشكيل دهنده اين سطوح يا به عبارت ديگر خطوط مميزي سطح يا پليگون دقيقا مانند عوارض خطي ديجيتايز مي گردد مشكلي كه ايجاد مي شود زماني است كه مرز مشترك بين دو سطح مورد نياز باشد در چنين حالتي خط مشترك بين دو سطح يا POLYGON بايد تنها يكبار ديجيتايز گردد. تا از ايجاد SLIVER بين دو سطح جلوگيري شود.

روش هاي توليد POLYGON :

سه روش براي توليد سطح يا POLYGON وجود دارد:

1-    ايجاد پليگون به روش محاوره اي ( IN TERACTIVE )

2-    ايجاد پليگون با استفاده از كد گذاري چپ و راست.

3-    ايجاد پليگون با استفاده از برنامه هاي پشتيبان

 

ورود اطلاعات توصيفي :

عموما اطلاعات توصيفي در پايگاه داده ذخيره مي گردد. اين اطلاعات توصيفي مي توانند قبل ما بعد و يا حتي همزمان با ديجيتايز كردن عوارض در پايگاه داده قرار گيرند دو روش براي برقراري ارتباط بين اطلاعات توصيفي و داده هاي مكاني وجود دارد زمانيكه روش منطقي يا LOGICAL مورد استفاده قرار نگيرد هم اطلاعات توصيفي و هم داده هاي مكان متناظر بايد با استفاده از يك شناسه منحصر بفرد مشخص گردد. اين شناسه منحصر به فرد براي هر عارضه بايد در مرحله DIGITIZE كردن و ورود اطلاعات توصيفي معرفي گردد.

زمانيكه روش موقعيتي يا POSITIONAL مورد استفاده قرار گيرد مجموعه اطلاعات توصيفي متعلق به يك عارضه به همراه يك نقطه در كنار عارضه اي كه بايد به آن متصل شود قرار مي گيرد.

ويرايش و اصلاح :

مرحله ويرايش و اصلاح جزء لاينفك ديجيتايز كردن مي باشد. زيرا اطلاعات ديجيتايز شده بايد بدون خطا باشد ويرايش و اصلاح در سه مرحله انجام مي گيرد.

كشف خطا- تعيين موقعيت عارضه داراي خط- برطرف ساختن خط

انواع خطاهاي موقعيتي :

انواع خطاهاي موقعيتي در ديجيتايز كردن عوارض را مي توان به سه دسته تقسيم كرد كه عبارتند از : 1-اشتباه 2- حذف عوارض3 – عدم شناسايي درست نقاط كنترل4 – عدم بسته بودن پلگونها5 – اتصال غلط نقاط و…6-بي دقتي در رديابي عوارض 7-عدم دقت در رديابي عوارض در روش ثبت پيوسته 8- عدم تلافي نقاط و…  9-خطاي ظاهري 10-به هم نرسيدگي از هم رد شدگي خطوط غير هموار 11- SNAP نشدن سر و انتهاي خطوط12- عمود نبودن خطوط 13- موازي نبودن خطوط و…

انواع خطاهاي اطلاعات توصيفي:

سه نوع خطا در اطلاعات توصيفي را مي توان نام برد كه عبارتند از

1-جاافتادگي اطلاعات توصيفي2 – تقسير غلط عوارض 3– ورود اطلاعات توصيفي اشتباه

عوارض موثر از سرعت و دقت:

سرعت و دقت ديجيتايز دستي به عوامل زياد بستگي دارد كه عبارتند از

1-نوع سند يا مدركي كه ديجيتايز مي گردد2 – پيچيدگي سند3- تعداد اطلاعات توصيفي كه بايد وارد گردند5- مهارت اپراتوري كه عمل ديجيتايز را انجام مي دهد6  – نوع دستگاه ديجيتايزر كه مورد استفاده قرار مي گيرد.7- ميزان پيش پردازش كه روي سند با مدارك انجام گرفته –8- برنامه ها و نرم افزارهاي ديجيتايز كردن از روي صفحه مانيتور : ( ON- SCREEN  DIGITIZING )

اخيرا روش ديگري در ديجيتايز نقشه ها متداول شده است كه ديجيتايز از روي صفحه MONITOR يا ON SCREEN DIGITIZING ناميده مي شود در اين روش ابتدا سند مورد نظر SCAN مي گردد. نتيجه اين مرحله يك فايل رقومي رستري مي باشد اين فايل مي تواند بر روي صفحه مانيتور نمايش داده شود. در چنين حالتي اپراتور لازم است با قرار دادن CURSOR روي عوارض و رديابي آنها تمامي عوارض را ديجيتايز نمايند. اين فرآيند زماني امكان پذير است كه سيستم امكان نمايش همزمان و رجيستر كردن فرمت RASTER  و فرمت برداري را داشته باشد.

SCAN كردن اسناد:

ديجيتايز كردن يكي از مراحل عمده در تهيه نقشه با استفاده از كامپيوتر مي باشد اين مرحله مستلزم صرف زمان هزينه و نيروي انساني و همراه با خطا مي باشد SCAN كردن روشي براي رفع اين مسئله مي باشد. براي اسكن كردن اسناد يك اسكنر مورد نياز است. اسكنر شامل يك منبع نور است كه يك موقعيت يا PIXEL را روي نقشه تحت تابش قرار مي دهد و همچنين شامل يك SENSOR مي باشد كه   نور منعكس شده يا عبور كردن از آن منطقه را اندازه گيري مي نمايد. حاصل اين فرآيند يك COPY رقومي از سند است كه بصورت گامهاي خاكستري ذخيره مي گردد.

انواع مختلف اسكنرها را مي توان با توجه به كاربرد مورد نظر بكار گرفت چهار مشخصه عمده در دسته بندي اسكنرها مورد استفاده قرار مي گيرند قدرت تفكيك اسكنر را مي توان به عنوان كوچكترين جزء قابل تشخيص توسط اسكنر تعريف نمود اين كوچكترين جزء منطقه اي است كه توسط منبع نور تحت تابش قرار گرفته و بازگشت يا عبور نور از آن توسط SENSOR اندازه گيري مي شود در انتخاب قدرت تفكيك مورد نياز بايد چگونگي نمايش اطلاعات و حجم حافظه مورد نياز براي ذخيره اطلاعات در نظر گرفته شود.

با توجه به ابعاد سد يا نفشه نيز مي توان اسكنر را انتخاب نمود معمولا براي نقشه هاي كوچك يا نقشه هايي كه مي توان آنها را به سادگي تقسيم بندي نمود از اسكنرهاي كوچك استفاده مي شود ولي در بقيه موارد اسكنرهاي با سايز بزرگ تر بكار گرفته مي شود از لحاظ تكنيك اسكن اسكنرها را مي توان به دو دسته تقسيم بندي نمود.

1- در اسكنرهاي نوع اول سند يا نقشه بر روي سطح اسكنر بصورت كاملا مسطح قرار گرفته و منبع نور و سنجنده تمامي سطح نقشه را در طول خطوط موازي بصورت سيستماتيك اسكن مي نمايد اين نوع اسكنرها را اسكنرهاي تخت مي نامند. در اسكنرهاي دسته  دوم كه اسكنرهاي استوانه اي ناميده مي شوند نقشه يا كاغذ در يك جهت به دور استوانه حركت كرده و منبع نوروسنجنده تنها در يك جهت در امتداد دو بال استوانه اي حركت نموده و تمامي سطح نقشه را اسكن مي كند. از لحاظ قابليت اسكن تصوير زندگي ، اسكنرها را به دو دسته مي توان تقسيم بندي نمود.

در اسكنرهاي تك رنگ يا سياه و سفيد تنها گام خاكستري براي هر PIXEL اندازه گيري و ثبت مي گردد بنابراين براي هرPIXEL تنها مقادير سفيد ، سياه و يا مقادير خاكستري ذخيره مي گرد در اسكنرهاي رنگي امكان تشخيص رنگها وجود دارد برخي از اسكنرهاي رنگي سطح نقشه را سه بار اسكن كردن و در هر مرتبه يك فيلتر براي يكي از سه رنگ اصلي بكار گرفته مي شود. در نهايت رنگ نهايي با استفاده از تركيب مقادير متفاوت سه رنگ اصلي با يكديگر بدست مي آيد. در انواع ديگر اسكنرهاي رنگي سطح نقشه را يك بار اسكنر كرده كه در اين حالت با استفاده از آينه هاي نيمه شفاف نور منعكس شده و به اجزاي مختلف تشكيل دهنده رنگ تفكيك مي گردد.

پس از قرار دادن سند يا نقشه روي سطح اسكنر بطور كاملا منطبق برروي آن خواه تخت يا استوانه اي مرحله اسكن كردن آغاز مي گردد فرآيند اسكن نقشه يك فرآيند كاملا اتوماتيك است و نيازي به نظارت اپراتور نمي باشد.

در مقايسه با ديجيتايزر دستي اسكن كردن سريع مستلزم نيروي انساني كمتر وعادي از خط مي باشد.

مزاياي ديجيتايز از روي صفحه مانيتور نسبت به ديجيتايز دستي عبارت است از:

1- اين روش براي عامل  ديجيتايز راحتر است 2- امكان ZOOM  كردن و PAN كردن و قابليت ديد مستقيم عامل بر آنچه ديجيتايز مي كند را فراهم كرده لذا دقت ديجيتايز افزايش مي يابد . از آنجا كه مراحل ديجيتايز كردن و عمليات ويرايش و تصحيح همزمان انجام مي گيرد لذا سرعت ديجيتايز افزايش پيدا مي كند.