شرکت سروش زیست شریف

نرم افزار GIS به ابزاری مبتنی بر کامپیوتر گفته می‌شود که برای بررسی الگوهای جغرافیایی، روندها و روابط میان آن‌ها به کار می‌رود. این نرم افزارها اشخاص و سازمان‌ها را قادر می‌سازند تا داده‌های مختلف را برای مکان‌های جغرافیایی در هر نقطه از کره‌ی زمین ذخیره، تجزیه و تحلیل کنند. با اتصال جغرافیا به داده‌ها، امکان درک داده‌ها از طریق مفاهیم جغرافیایی حاصل می‌شود.

سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS یک گنجینه‌ی بی پایان با کاربردهای بی‌شمار است. تاکنون بیش از ۱۰۰۰ نرم افزار کوچک و بزرگ جی آی اس برای استفاده‌های مختلف تولید شده است. برخی از مهمترین این نرم افزاها عبارتند از: ArcGIS، QGIS، GRASS GIS، SuperGIS، SAGA GIS، JUMP GIS و … . هنگامی که بخواهید یکی از این نرم افزارها را برای کاربردی خاص انتخاب کنید، با تعداد زیادی از این برنامه‌های کامپیوتری مواجه خواهید شد که گاهی تصمیم گیری را برای شما دشوار می‌کنند. این مورد بخصوص هنگامی آزار دهنده خواهد بود که قصد داشته باشید یکی از نرم افزاهای جی آی اس را برای بلند مدت و حرفه‌ای شدن برگزینید.

اما جای هیچ نگرانی نیست. ما در این مقاله بهترین ابزارهای کامپیوتری برای کار با سیستم اطلاعات جغرافیایی را بر اساس آخرین رتبه‌بندی‌های انجام شده، به شما معرفی خواهیم کرد. در زیر، این نرم‌افزارها بر اساس کارایی و بهینه بودن برای حال و آینده مرتب شده‌اند. علاوه بر این، مزایا و معایب اصلی نرم‌افزارها جهت مقایسه‌ی بهتر عنوان شده است.

۱- نرم افزار ArcGIS Pro

نرم افزار ArcGIS Pro با رابط کاربری ribbon و پردازش ۶۴ بیتی، GIS را به صورت سه بعدی و به شیوه‌ای نوین به همگان عرضه می‌کند. ArcGIS پرو را می‌توان به نوعی یک تغییر اساسی در جهت افزایش سرعت، هوش و نقشه برداری در دنیای جی آی اس دانست. این نرم افزار با داشتن ابزار بسیار گسترده، توانسته است بالاترین رتبه را در میان دیگر نرم افزارهای GIS به خود اختصاص دهد. امتیاز: ۹۸

نقاط قوت

• ادغام یکپارچه‌ی سه بعدی
• کارتوگرافی قوی و برچسب‌گذاری ضدپله‌گی (َanti-aliasing)
• یکپارچگی با ArcGIS Online
• رابط کاربری هوشمند ribbon
• پردازش ۶۴ بیتی
• قابلیت ویرایش بصری بهبود یافته

نقاط ضعف

• هزینه‌ی بالای لایسنس (مجوز) نرم‌افزار
• حجم بالای پروژه‌ها درصورت داشتن فایل‌های بلا استفاده
• تبدیل MXD باعث از بین رفتن شیء ها می‌شود
• یادگیری دشوار

۲- نرم افزار ArcGIS Desktop

نرم افزار ArcGIS Desktop که توسط شرکت Esri توسعه یافته است، بیش از معرفی نیازمند تمجید است. این نرم افزار بسیار پیشرفته قادر به انجام وظایفی است که اکثر برنامه‌های جی آی اس ناتوان از انجام آن هستند. موفقیت‌های این ابزار کاربردی، روز به روز در حال گسترش است. از ترسیم نقشه‌ها گرفته تا مدل‌سازی‌ها و اسکریپ نویسی، همه را می‌توان با خیال راحت به ArcGIS Desktop سپرد. امتیاز: ۹۷

نقاط قوت

• مقیاس پذیری برای قابلیت‌های اضافی
• چارچوب پردازش جغرافیایی قوی
• ویژگی‌های بسیار خوب پرینت و نقشه‌های تحت وب
• ابزارهای کامل برای ویرایش و توپوگرافی
• دارای ArcGIS آنلاین برای تلفن‌های همراه و نقشه‌های تحت وب

نقاط ضعف

• هزینه‌ی بالای استفاده و نگهداری
• ایجاد محدودیت در ابزارها برای کاربرانی که از لایسنس‌های سطح پایین استفاده می‌کنند
• انعطاف پذیری پایین در کار با برخی فرمت‌ها

۳- نرم افزار QGIS 3

در رگ‌های این ابزار دوست داشتنی، ویژگی فوق العاده‌ی “متن باز” جریان دارد. هدف از طراحی و ساخت نرم افزار QGIS، شکستن قالب تجاری GIS بوده است. این برنامه‌ی سه بعدی با افزونه‌های قدرتمند، توانایی تجزیه و تحلیل بسیار بالایی دارد. امتیاز: ۹۶

نقاط قوت

• رایگان و متن باز
• یکپارچگی سه بعدی
• تعداد زیاد کاربران و اعضای پشتیبانی
• ویژگی‌های خلاقانه برای ویرایش، آنالیز و ترسیم نقشه
• افزونه‌های بسیار قدتمند QGIS در آنالیزهای مختلف

نقاط ضعف

• نداشتن ابزارهای تحلیل بسیار پیشرفته
• پایداری ضعیف ویژگی‌های سه بعدی

۴- نرم افزار QGIS 2

نرم افزار QGIS 2 حاصل بزرگترین تلاش جامعه‌ی علمی در تاریخ GIS است. از آنجایی که روند توسعه‌ی آن “جامعه-محور” بوده است، بسیار ابتکاری و خلاقانه است. این ابزار کاربر پسند، به لطف متن باز بودن، همچنان یکی از قدرتمندترین و محبوب‌ترین نرم افزارهای صنعت GIS است. امتیاز: ۹۵

نقاط قوت

• لایسنس QGIS GPL آزادی کامل را به ارمغان می‌آورد
• قابلیت‌های زیبای برچسب‌گذاری
• طیف گسترده‌ای از ابزارهای آنالیز GIS
• قابلیت‌های بسیار خوب تعامل با داده‌ها
• افزونه‌های کاربردی قوی
• تعداد زیاد کاربران و اعضای پشتیبانی

نقاط ضعف

• عدم یکپارچگی سه بعدی
• مدل‌سازی گرافیکی نقص‌هایی دارد
• ضعف در تصحیح خطاهای توپولوژی
• استاندادهای فراداده

۵- نرم افزار Hexagon Geomedia

نرم افزار Geomedia با قدمتی بیش از ۴۰ سال، همواره از اعضای فعال خانواده‌ی GIS بوده است. این ابزار کهنه‌کار، مدتی است که با کم توجهی توسعه دهندگان مواجه شده است؛ با این وجود هنوز می‌توان روی آن حساب ویژه‌ای باز کرد. بخصوص هنگامی که از Hexagon Geomedia در کنار ERDAS Imagine استفاده کنید، یقیناً بهترین زوج سنجش از دور را خواهید داشت. امتیاز: ۸۶

نقاط قوت

• نگهداری داده‌ها همراه کوئری و آنالیز سریع
• کارتوگرافی قوی با برچسب گذاری هوشمند
• امکان استفاده در کنار ERDAS Imagine
• مناسب بودن برای ترسیم نقشه‌های همه منظوره
• ابزارهای ویرایشی قوی و هوشمند
• دارای بیش از ۴۰ سال تجربه در GIS

نقاط ضعف

• دارای سطوح لایسنس مختلف
• تعداد جامعه‌ی کاربری جهت کمک گرفتن برای حل مشکلات
• نقص در خصوصیات انتشار نقشه‌های تحت وب
• عدم امکان کشیدن و رها کردن پرونده‌ها (drag and drop)

۶- نرم افزار MapInfo Professional

هسته‌ی اصلی نرم افزار MapInfo Professional تماماً درباره‌ی هوش مکانی است. MapInfo همانند نرم افزار Geomedia اخیراً با کاهش سهم بازار مواجه شده است، با این وجود همچنان به عنوان یک نرم افزار روان و باهوش ایفای نقش می‌کند. امتیاز: ۸۵

۷- نرم افزار FME®

نرم افزارFeature Manipulation Engine  که با نام اختصاری FME® شناخته می‌شود، یک بسته‌ی نرم افزاری کامل GIS نیست. در عوض برای کار با داده‌هایی همچون Jedi بسیار مناسب است. این نرم افزار بسیار قدرتمند است و یک جامعه‌ی فوق العاده فعال آن را پشتیبانی می‌کند. با این همه، مواظب باشید که از FME برای ترسیم نقشه استفاده نکنید! امتیاز: ۸۲

۸- نرم افزار Global Mapper

نرم افزار Global Mapper یک ابزار ساده و بسیار کاربردی برای تجزیه و تحلیل است. این ابزار را می‌توان بهترین انتخاب برای شروع دانست. در عین حال، انعطاف پذیری فوق العاده‌ی آن، باعث می‌شود تا برای کاربران حرفه‌ای نیز انتخاب بسیار مناسبی باشد. به عنوان مثال، دارای یک نماشگر قدرتمند برای LiDAR و داده‌های ارتفاعی است. امتیاز: ۸۱

۹- نرم افزار gvSIG

نرم افزار gvSIG یک ابزار GIS رایگان و متن باز است. ویژگی‌های این نرم افزار شما را غافلگیر خواهد کرد. به عنوان مثال دارای یک اپلیکیشن میدانی و قابلیت‌های سه بعدی است. با وجود تعاریف ذکر شده، بایستی یادآوری کنیم که gvSIG مخصوص کار بر روی مستندات سبک است. امتیاز: ۸۰

۱۰- نرم افزار GRASS GIS

این ابزار به شما قدرت پردازش جغرافایی بی نهایت را می‌دهد. همچنین GRASS GIS آنقدر انعطاف پذیر است که می‌توانید از آن به عنوان یک جعبه ابزار جداگانه در محیط برنامه‌ی QGIS استفاده کنید. بزرگترین نقطه ضعف‌های این نرم افزار را می‌توان رابط کاربری خشک و قوانین سختگیرانه‌ی برخی قسمت‌های آن دانست. بنابراین نمی‌تواند برای کاربران مبتدی تا متوسط انتخاب مناسبی باشد. امتیاز: ۷۷

۱۱- نرم افزار WhiteBox GAT

“الماس تراش نخورده” بهترین توصیف برای WhiteBox GAT است. چنانچه نیازمند تحلیل هیدرولوژیکی هستید، این نرم افزار یک انتخاب عالی است. همچنین پشتیبانی LiDAR از WhiteBox GAT فوق العاده است. علاوه بر این‌ها، این نرم افزار دارای بیش از ۳۶۰ افزونه‌ی کاربردی است. به جرأت می‌توان گفت این برنامه سزاوار رتبه‌ی بالاتری است. به هر حال ترسیم نقشه، ویرایش و مدیریت داده‌ها از بزرگترین ضعف‌های این بسته‌ی نرم افزاری هستند. امتیاز: ۷۵

۱۲- نرم افزار Cadcrop

نرم افزار Cadcrop در حقیقت GIS را با CAD شبکه بندی می‌کند. این ابزار به روشی تقریباً بی عیب و نقص، ترسیم نقشه و طراحی را ممکن می‌سازد. برنامه‌ی Cadcrop با رابط کاربری ribbon و قابلیت بالای تبادل و استفاده از اطلاعات و همچنین ترسیم نقشه بر پایه‌ی شبکه دارای عملکردی قابل قبول است. امتیاز: ۷۴

۱۳- نرم افزار GE Smallworld

اگر به دنبال کاربردپذیری و ارائه‌ی خدمات به مشتریان در حوزه‌ی GIS هستید، نرم افزار GE Smallworld انتخاب مناسبی برای شما است. در حقیقت این ابزار بسیار کاربردی، مخصوص شرکت‌ها ساخته شده است. این نرم افزار امکان درنظرگیری خصویات متعدد برای یک شیء را فراهم می‌سازد. امتیاز: ۷۳

۱۴- نرم افزار Mainfold GIS

محیط نرم افزار Mainfold به گونه‌ای است که در مدت زمان کوتاهی کاملاً به آن وابسته خواهید شد. از مهمترین نکات قوت آن می‌توان به رابط کاربری بصری، قابلیت برنامه نویسی و پردازش ۶۴ بیتی اشاره کرد. نرم افزار Mainfold GIS مجموعه‌ی کاملی از ابزارها را با قیمت بسیار مناسب عرضه می‌کند. امتیاز: ۷۱

۱۵- نرم افزار TatukGIS

طراحی این نرم افزار باعث شده تا کار کردن با آن بسیار ساده و لذت بخش باشد. ویژگی‌های بارز TatukGIS عبارتند از قابلیت ویرایش پیشرفته، پشتیبانی از فرمت‌های مختلف و محیط اسکریپت نویسی. امتیاز: ۷۰

منبع: gis geography

در این پست به  20 روش استفاده از داده های GIS در تجارت و زندگی روزمره می پردازیم:

1. تهیه نقشه

یکی از مهم ترین و در واقع اصلی ترین قابلیت GIS تهیه نقشه های کاربردی است.در واقع از GIS برای ارائه تفسیر بصری از داده ها استفاده می شود.چون بشر امروزی دیگر بی تاب و بی حوصله است و می خواهد همه چیز را زود و راحت بفهمد و د رمدت زمان کم،که GIS با نقشه کردن داده ها و تبدیل اطلاعات به فضای بصری زیبا و قابل دید می تواند یک مزیت رقابتی در بین دیگر علوم باشد.

Google Maps نمونه ای عالی از راه حل تهیه نقشه  GIS مبتنی بر وب است که افراد برای اهداف ناوبری و حمل و نقل روزمره از آن استفاده می کنند. با این حال ، فناوری GIS هوشمند به کمک هوش مصنوعی به طرز چشمگیری پیشرفت کرده است و در محصولاتی مانند GeoViewer نوبل استفاده می شود ، که به شهرها ، شهرداری ها و صنعت خصوصی کمک می کند  تا نگاه عمیق تری به دارایی های خود در این زمینه داشته باشد.

2. تحلیل شبکه

سازمان ها می توانند داده های جغرافیایی را در فعالیت های پیچیده طراحی شبکه ، بهینه سازی ، برنامه ریزی و نگهداری کنند. این داده ها فرآیندهای ارتباط از راه دور را از طریق خدمات مدیریت بهتر مشتری و موقعیت مکانی بهبود می بخشد.از جمله سازمان هایی که دائما از این خدمات استفاده می کنند را می توان به شرکت های برق منطقه ،شرکت آب منطقه ای،شرکت مخابرات ، نفت، گاز و شهرداری ها و زارت راه و ترابری نام برد که همه داده های آن ها بر بستر شبکه است و GIS ابزاری قدرتمند در این شرکت ها و ادارات محسوب می شود.

3. تحلیل حوادث

داده های GIS به شناسایی مکان های حادثه خیز کمک می کند و شبکه های جاده ای با استفاده از اطلاعات داده ها می توانند بهینه شوند. این اطلاعات به بهبود اقدامات ایمنی در جاده ها کمک می کند و مدیریت بهتر ترافیک را امکان پذیر می کند.علاوه بر این سیستم های اطلاعات جغرافیایی در هر مکان حادثه خیزی مثل سیلاب،زلزله،طوفان،آتش سوزی و….می توانند نقش بسزایی در مدیریت چنین بحران هایی داشته باشند.

       4. برنامه ریزی شهری

داده های GIS رشد شهری و جهت رو به گسترش شهر ها را تحلیل می کند. در صورت استفاده مناسب ، می تواند با در نظر گرفتن عوامل مختلفی که برای موفقیت در ساخت و ساز موفقیت آمیز است ، مکان های جدیدی را برای توسعه بیشتر کشف و شناسایی می کند.الگوریتم های مکان یابی در سیستم های اطلاعات جغرافیایی چنین نقشی را به خوبی ایفا می کنند و امروزه در همه سازمان ها و ادارات و شرکت های خصوصی استفاده می شود.از مکان یابی پارکینگ ها گرفته تا مکان یابی سد و ….

       5. برنامه ریزی حمل و نقل

داده های GIS معمولاً برای مدیریت مسائل حمل و نقل استفاده می شود. با افزودن داده های زیست محیطی و موضعی در یک بستر GIS ، شرکت ها می توانند برای یک مسیر جدید جاده ای یا ریلی برنامه ریزی کنند.نقاط حادثه خیز را تشخیص داده و از صدمات ناشی از حمل و نقل بکاهند.داده های مکانی GIS می توانند با توابع خاص خود به کاهش ترافیک شهرها کمک شایانی کنند.

6. تحلیل اثرات زیست محیطی

داده های جمع آوری شده از طریق برنامه های GIS برای حفظ منابع طبیعی و حفاظت از محیط زیست بسیار حیاتی است. اظهارات تأثیر ، میزان تأثیر انسان بر محیط زیست را ارزیابی می کند ، که ادغام GIS و RSبه آن کمک شایانی می کند تا اثرات زیست محیطی را بهتر نشان نشان دهد.

7. کشاورزی دقیق

داده های GIS در کنار تجزیه و تحلیل داده های خاک به شیوه ای پیشرفته ، به ایجاد تکنیک های کشاورزی کارآمدتر کمک می کند. این می تواند باعث افزایش تولید مواد غذایی در مناطق مختلف جهان شود.امروزه کشاورزی دقیق به کمک GIS در جهان به رشد خود ادامه می دهد و روز به روز بر طرفداران آن اضافه می شود.

 

       8. مدیریت و کاهش بحران

سیستم های مؤثر GIS از محیط زیست محافظت می کنند و برای کمک به مدیریت ریسک و بحران توسعه یافته اند.با توجه به اینکه در جهان روز به روز بر بحران ها اضافه می شود ،نقش GIS روز به روز پر رنگ تر می شود.امروزه در سرتاسر جهان همه بخش های مدیریت بحران و ریسک ادارات از داده های GIS برای تحلیل مدیریت بحران و ریسک خود استفاده می کنند.داده های GIS در کاهش خسارات ناشی از بلایای طبیعی نقش موثر و کارآمدی را بازی می کنند.

 

9. پیمایش

نقشه های ناوبری مبتنی بر وب از داده های GIS برای ارائه اطلاعات مفید به عموم مردم استفاده می کنند. نقشه های وب به طور مرتب در هر ثانیه و هر ساعات به کمک سامانه های GIS  به روز می شوند و به طور مداوم در زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرند.علاوه بر این سرعت اشتراگ گذاری داده های توسط Webgis و GISmobileبسیار سریع و در دسترس مردم عادی قرار می گیرد.

 

10. تخمین خسارت سیل

دولت ها از داده های GIS برای ترسیم مناطق خطرناک سیل استفاده می کنند و می توانند از این اطلاعات برای هماهنگی اقدامات امدادی استفاده کنند.

 

11. مدیریت منابع طبیعی

با کمک اطلاعات GIS ، جنگل ها می توانند به طور مناسب نگهداری و مدیریت شوند. این امر به ویژه برای تخصیص و توزیع جغرافیایی آب ، یکی از مهمترین ترکیبات محیطی بسیار مهم است.

 

12. بانکداری

بانکداری تکامل یافته و به بازار محور تبدیل شده است ، و موفقیت بانک عمدتاً به توانایی آن در ارائه خدمات مشتری مکان محور بستگی دارد. داده های GIS نقش اساسی در برنامه ریزی ، سازماندهی و تصمیم گیری در صنعت بانکداری دارد.

 

13. مالیات

داده های GIS به حل مشکلات مالیات و به حداکثر رساندن درآمد دولت کمک می کند. برای مجوزهای ساختمان و مهندسی استفاده می شود و سیستمی برای مدیریت مالیات بر دارایی بر اساس جغرافیایی ارائه می دهد.

 

14. نقشه برداری

نقشه برداری شامل اندازه گیری مکان اشیاء روی زمین است و سازمان های بیشتری برای این کار از سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی (GNSS) استفاده می کنند. این داده های موجود در یک سیستم GIS می توانند منطقه را تخمین زده و نقشه های دیجیتالی را تهیه کنند.

 

15. زمین شناسی

زمین شناسان از داده های GIS برای تجزیه و تحلیل خاک ، ارزیابی اطلاعات لرزه ای و ایجاد نمایشگرهای سه بعدی از ویژگی های جغرافیایی استفاده می کنند. همچنین می توان از آن برای تجزیه و تحلیل خصوصیات سنگ و شناسایی بهترین مکان برای عملکردهای مختلف استفاده کرد.

 

16. مدیریت و نگهداری دارایی ها

اطلاعات GIS به سازمانها کمک می کند تا با منابع محدود کارآمدتر شوند. با درک جمعیت در معرض خطر ، برنامه ریزان می توانند منابع را به طور کارآمد تخصیص دهند.

 

       17. برنامه ریزی و توسعه جامعه

داده های GIS به ما کمک می کند تا چالش های جهانی را درک و برآورده سازیم. با پیشرفت فناوری GIS ، برنامه های مختلف ابتکاری در بخش برنامه ریزی وجود دارد. از ابزارهای GIS می توان برای ادغام هوش جغرافیایی در فرآیندهای برنامه ریزی استفاده کرد واز این پتانسیل برخوردارند  که نحوه تفکر و رفتار ما را تغییر دهد.

 

      18. صنایع لبنی

صنایع لبنی از داده های GIS برای توزیع ، تولید و شناسایی محل مغازه ها استفاده می کنند. این یک ابزار مفید برای برنامه ریزی در زمینه مدیریت مزرعه لبنیات است و امکان تصمیم گیری بهتر را فراهم می کند.

 

19. مدیریت آب

در دسترس بودن آب به طور مستقیم بر تولید محصول در منطقه معین تأثیر می گذارد. داده های GIS می توانند محصولات قابل توجهی را شناسایی کرده و عملکرد را تعیین کنند ، که شامل تکنیکهای کارآمد برای حوزه مکانی و زمانی است.

 

20. کنترل و مدیریت آفات

کنترل آفات برای تولید محصولات کشاورزی ضروری است ، و فناوری اطلاعات جغرافیایی نقش مهمی در ترسیم مناطق آلوده دارد. در نتیجه سازمانها می توانند برنامه های مؤثرتری برای مدیریت آفات ایجاد کنند.

 

منبع: موسسه چشم انداز هزاره سوم ملل-دکتر سعید جوی زاده

در این بخش چند فایل آموزشی در زمینه GIS در اختیار شما دوستان قرار می گیرد.

1- معرفی GIS و کاربردهای آن در سطح کلان کشور

فایل توسط مهندس ایازی از سازمان نقشه برداری منطقه جنوب و جنوب شرق تهیه و به صورت پاورپوینت ارائه شده است.

دانلود فایل

 

2- سیستم های مختصات، سیستم های تصویر و نقشه رقومی

این فایل نیز توسط مهندس ایازی از سازمان نقشه برداری منطقه جنوب و جنوب شرق به صورت پاورپوینت ارائه شده است.

دانلود فایل

 

3- نحوه تهیه DEM و TIN در ArcMAP

این فایل نحوه قدم به قدم تهیه DEM و TIN را آموزش می دهد. این آموزش توسط رقیه حق پناه از دانشکده جغرافیا دانشگاه یزد ادائه شده است.

دانلود فایل

 

4- معرفی 3D Analyst Tools

این فایل به معرفی یکی از مهترین بخش های ArcToolbox پرداخته است.

دانلود فایل

 

لطفا آموزش های درخواستی خود در بخش های GIS، سنجش از دور، نرم افزارهای تخصصی و آموزش های پیشرفته را در بخش نظرات بیان کنید تا در صورت موجودی فایل، به اشتراک گذاشته شود. با تشکر

لیدار — به زبان ساده

آیا تاکنون واژه لیدار را شنیده‌اید؟ آیا تا به حال به چگونگی حرکت خودرو‌های بدون راننده یا حالت رانندگی خودکار ماشین‌های لوکس فکر کرده‌‌اید؟ ماشین‌هایی که به این تکنولوژی پیشرفته مجهز هستند، توسط سنسورهایی پیشرفته در هر لحظه یک نقشه ۳ بعدی از محیط اطراف خود تهیه کرده و مطابق اطلاعات آن و سیستم GPS حرکت می‌کنند. این تکنولوژی پیشرفته که به «لیدار» (LIDAR) معروف است، نه تنها در ماشین‌های خودران، بلکه در دیگر صنایع نیز کاربرد دارد.

تصویر (۱): نمایی از خودروهای بدون راننده شرکت گوگل برای تهیه نقشه‌هایی ۳ بعدی از معابر شهری

لیدار در کلمه به معنی تشخیص و اندازه‌گیری (مقیاس بندی) نوری و مخفف عبارت (LIght Detection And Ranging : LIDAR) است. کلمه لیدار از نظر لغوی بسیار شبیه به «رادار» (RAdio Detection And Ranging – RADAR) به معنی ناوبری یا تشخیص و اندازه‌گیری به وسیله امواج رادیویی و «سونار» (sound navigation ranging) به معنی ناوبری به وسیله امواج صوتی است. در سیستم‌های لیدار، تشخیص، فاصله‌سنجی، تهیه نقشه و اسکن ۳ بعدی محیط و … توسط نور یا بهتر بگوییم لیزرها انجام می‌شود. در ادامه این مقاله در نظر داریم تا با زبانی ساده بیشتر به معرفی لیدار بپردازیم. با ما همراه باشید. همچنین پیشنهاد می‌کنیم تا نگاهی بر مقاله «رادار (Radar) — به زبان ساده» داشته باشید تا با اصول سیستم‌های راداری آشنا شوید.

تصویر (۲): نمونه‌ای از سیستم لیدار نصب شده روی هلی‌کوپتر

لیدار چیست؟

به اطراف خود نگاه کنید. هر آنچه که می‌بینید، در غالب اطلاعات توسط پرتوهای نوری بازتابیده شده از محیط توسط چشمان شما ثبت و به وسیله ذهن پردازش می‌شوند. در نتیجه نقشه‌ای ۳ بعدی در هر لحظه مقابل دید شما است.

حال یک ربات را در نظر بگیرید که توسط دوربین‌هایی به جای چشم، این کار را انجام ‌می‌دهد. از آنجایی که دوربین‌ها تصاویری دو بعدی از محیط تهیه می‌کنند، ربات‌ها درک مناسبی از بعد سوم (ارتفاع یا عمق) ندارند. جدا از این مسئله، ممکن است که ربات‌ها فهمی از محیط اطراف، خوب و بد و … نداشته و به طور مثال، گربه‌ای که به سمتشان می‌آید را خطر تلقی کنند! البته محتاط بودن ربات‌ها در مسائلی نظیر خودروهای خودران امر مطلوبی است.

برای رفع مشکلاتی که دوربین‌های دو بعدی ایجاد می‌کنند، ربات‌های اتوماتیک یا ماشین‌های خودران (بدون راننده) از سیستم‌های لیدار استفاده کرده و اطراف خود را بر این مبنا تشخیص می‌دهند. لیدار با سرعت خیلی زیادی، می‌تواند تمامی سطوح اطراف خود را اسکن کرده و پستی و بلندی‌های جسم را با دقت خیلی خوبی نشان دهد. لیدار این کار را با ارسال پرتوهای لیزری به جسم و ضبط بازتاب‌ و پراش‌های پرتو ارسالی انجام می‌دهد و در نتیجه اطلاعات کاملی در خصوص سطح و عمق و همچنین فاصله جسم تا منبع را از طریق محاسبه زمان رفت و برگشت پرتو نور به دست می‌آورد. لیدارها به دلیل سرعت خیلی زیادی که دارند، امکان تهیه نقشه‌ای ۳ بعدی را در هر لحظه با دقت خیلی خوبی فراهم می‌کنند.

در واقع یک خودرو بدون راننده یا ربات‌های اتوماتیک که در اطراف خود سنسورهای لیدار دارند، در هر لحظه با تابش پرتوهای نوری (لیزری) به اطراف و ثبت و تحلیل بازتاب و پراش‌های آن و همچنین محاسبه زمان رفت و برگشت پرتو به همراه داده‌های سیستم GPS، درباره حرکت بعدی خود تصمیم‌گیری می‌کنند.

تصویر (3): نمایی از نمونه‌های اولیه سیستم لیدار که بر سقف خودروهای خودران شرکت گوگل نصب شده است.

از این حیث، عملکرد لیدار بسیار شبیه به رادار و سونار است. می‌توان گفت که رادار همین کار را با استفاده از امواج الکترومغناطیسی رادیویی و سونار با استفاده از امواج مکانیکی صوتی انجام می‌دهد. سیستم‌های سونار بیشتر توسط کشتی‌ها و زیردریایی‌ها استفاده می‌شوند، چرا که امواج الکترومغناطیسی نور و رادیویی بازدهی مناسبی در فاصله‌های خیلی دور در آب ندارند.

به دلیل این‌که در سطح شهر امواج رادیویی و میکروویو به واسطه سیستم‌های مخابراتی به وفور وجود دارند، استفاده از سیستم‌های رادار در خودروهای خودران باعث افزایش خطا می‌شود. برای رفع این مشکل، از نور لیزر که نویزپذیری کمتری دارد، استفاده می‌شود.

شاید امروزه شهرت سیستم‌های لیدار مدیون ماشین‌های خودران باشد؛ اما یکی دیگر از کاربردهای مهم لیدار تهیه نقشه‌ای دقیق از پستی و بلندهای سطح زمین در یک منطقه جغرافیایی یا تهیه نقشه‌ اتمسفر است. توجه داشته باشید که نور لیزر طیف فرکانسی (طول موجی) زیادی را از مادون قرمز تا فرابنفش پوشش می‌دهد، و با انتخاب صحیح و مناسب طول موج متناسب با ساختار محیط، می‌توانیم بازتاب و پراش‌های پرتو ارسالی را دریافت کنیم. به طول مثال با انتخاب فرکانسی در محدود آبی-سبز برای لیزر، می‌توان کف دریا را اسکن کرد.

شکل (4): یکی از مهم‌ترین کاربردهای سیستم لیدار، تهیه اطلاعات از کف دریاها است.

در کاربرد‌هایی نظیر تصویربرداری از سطح یک دشت، داده‌های سیستم‌های لیدار می‌توانند به تنهایی استفاده و تجزیه و تحلیل شوند. اما در خصوص کاربردهای پیشرفته‌ای نظیر آنچه در سیستم‌های خودران ماشین‌ها یا ربات‌ها شاهد هستیم، داده‌های جمع‌آوری شده توسط سیستم لیدار به همراه داده‌های دیگر سنسور‌ها مثل، GPS، سرعت و شتاب‌سنج، ژیروسکوپ و … در هر لحظه توسط پردازنده تجزیه و تحلیل می‌شوند و مطابق با آن سیستم‌های پیشرفته هوش مصنوعی اقدام به تصمیم‌گیری می‌کنند.

سیستم لیدار از چه چیز‌هایی تشکیل شده است؟

برای تهیه یک نقشه ۳ بعدی از محیط اطراف توسط سیستم لیدار، به یک لیزر برای تابش نور و یک گیرنده‌ نوری برای تشخیص نور بازتابیده شده از محیط نیاز است. البته همان‌طور که اشاره کردیم برای سیستم‌های خودران به تجهیزات دیگری که مهم‌ترین آن GPS است، نیاز داریم.

لیزرهای مورد استفاده در سیستم‌های لیدار ماشین‌های خودران از نوع نیمه‌هادی بوده که در ناحیه طول موجی 900 تا 1100 نانومتر (مادون قرمز نزدیک) کار می‌کنند. البته طول موج‌های دیگری نیز امروزه در سیستم‌های لیدار جدید مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به طور مثال لیزر‌های نیمه‌هادی با طول موج 1550 نانومتر مورد استفاده در نسل جدید ماشین‌های لوکس امروزی، توانایی اسکن محیط اطراف را تا فاصله 200 متر دارند. این در حالی است که لیزرهای قوی‌تری که در طول موج 900 نانومتر کار می‌کنند، تنها توانایی تشخیص و اسکن تا فاصله 30 الی 40 متر را دارند.

همان‌طور که می‌دانید انرژی یک موج الکترومغناطیسی با افزایش فرکانس (کاهش طول موج) افزایش پیدا می‌کند. پس جهت اینکه آسیبی متوجه چشم‌های عابران سطح شهر نشود، سیستم‌های لیدار از لیزر‌های با طول موج بالا و توان مناسب استفاده می‌کنند. البته همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، سیستم‌های لیدار جهت اسکن کف دریا‌ها از لیزر سبز با طول موج حدود 530 نانومتر استفاده می‌کنند.

شکل (5): نمونه‌ای از تصویر تهیه شده توسط سیستم لیدار از رودخانه و منطقه‌ای کوهستانی

گیرنده‌های نوری سیستم لیدار، سلول‌هایی فوتوالکتریک، ساخته شده از سیلیکون یا گالیوم آرسناید با حداکثر حساسیت برای یک بازه طول موجی خاص هستند. بسته به کاربرد سیستم‌های لیدار، نوع گیرنده نوری می‌تواند متفاوت باشد. به طور مثال در سیستم‌های برد کوتاه از فوتودیود‌های ساده سیلیکونی و در سیستم‌های دوربرد از فوتودیود‌های بهمنی استفاده می‌شود. حساسیت‌ گیرنده‌های فوتودیود در سیستم‌های لیدار آنقدر زیاد است که می‌تواند یک فوتون ورودی را به بهمنی از الکترون (جریان یا سیگنال الکتریکی) تبدیل کند.

یکی از مشکلات سیستم‌های لیدار، چرخش 360 درجه لیزر برای اسکن محیط اطراف است، جهت رفع این مشکل و همچنین حذف لرزش و ثابت بودن منبع، توسط آینه‌های کوچکی که به طور 360 درجه می‌چرخند، نور لیزر را به اطراف می‌فرستند.

شکل (۶): چرخش ۳۶۰ درجه نور لیزر توسط آینه‌های چرخان

کاربرد لیدار

شاید امروزه سیستم لیدار را به واسطه به کارگیری آن‌ها در ماشین‌های خودران و یا ربات‌های اتوماتیک بشناسیم. اما متداول‌ترین کاربرد لیدار در نقشه‌برداری جغرافیایی و جوی است. سازمان‌های بزرگی نظیر NOAA (اداره ملی اقیانوس شناسی و جوی – آمریکا)، USGS (زمین شناسان ایالات متحده) و NASA (سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا) دهه‌هاست که از سیستم‌های لیدار برای تهیه نقشه‌های زمین و فضا استفاده می‌کنند. از این نقشه‌ها برای مطالعه ابر‌ها، ترکیبات جوی، مطالعه گرم شدن زمین و … استفاده می‌شود. همچنین فرسایش ساحلی و یا الگو تغییرات جنگل‌ها توسط نقشه‌های حاصل از سیستم لیدار، قابل تشخیص است.

منبع:سازمان علمی و آموزشی «فرادرس» (Faradars)

5. بررسی ادبیات:

5.1 نقشه برداری از زیرسطحی با استفاده از GIS:

نقشه برداری یا مدل سازی زیرسطحی زمین درک توانایی ها و محدودیت های ما در رابطه با منابع نفت و گاز ، اکتشاف مواد معدنی و مدیریت محیط زیست دشوار است. مدل سازی زمین شناسی زیرسطحی یک کار پیچیده برای فناوری GIS است. اما ، طبیعت فضایی اشیاء زمین شناسی همیشه GIS را به عنوان بخش مهمی از سیستم های مدل سازی و نقشه برداری تبدیل می کند.

فعالیتهای متعارف که GIS در آن درگیر در علوم زمین است نمایش داده ها ، استفاده از داده ها ، تجزیه و تحلیل منطقه و تصمیم گیری پشتیبانی. اما ، اکنون تکامل قابلیت GIS را فقط در یک رایانه رومیزی با امکان کامل برای ادغام سیستم مدیریت استاندارد داده های ارتباطی استاندارد ، تجسم سه بعدی ، عملکرد زمین آماری ، قابلیت های جغرافیایی سه بعدی و نقشه برداری مبتنی بر وب فراهم می کند. همه این مزایا ، GIS را به عنوان مفیدترین و جذاب ترین ابزار برای نیازهای جامع و اساسی زمین شناسان تبدیل می کند.

آخرین نرم افزار GIS ساخته شده بر روی یک استاندارد استاندارد باز ، اطمینان حاصل می کند که GIS می تواند به راحتی با نرم افزار پیشرفته جغرافیایی سه بعدی پیشرفته یکپارچه شود تا راه حلی برای مشکلات پیچیده زمین شناسی به دست آورد. اما تا همین اواخر ، اگرچه آسانتر شده است ، اما تجسم زیرسطحی زمین در داخل سیستم اطلاعات جغرافیایی یک چالش فنی پیچیده بوده است.

این چالش ها عبارتند از:

- مجموعه داده ها و نقشه های متعدد.

- کارآیی ترکیب داده ها و ادغام در قالب های مختلف.

امروزه ، ابزارهای مدل سازی زیرسطحی GIS به زمین شناسان این امکان را می دهد تا زمین شناسان بتوانند بطور معمول در نقشه های جداگانه به صورت یکپارچه و همچنین داده های سطح معامله و پردازش ارائه دهند.

علاوه بر این ، امکان نمایش چاه (سوراخ و سوراخ) و سایر داده ها از زیرسطحی در 2D و 3D وجود دارد. کاربران می توانند حجم وسیعی از داده های زمین شناسی ، ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی سطح و زیر سطح را به صورت سه بعدی در یک محیط تعاملی یک یا شفاف مرتبط انجام دهند. آنها می توانند نتایج حفاری و محیطی را که داده ها از آن جمع آوری شده ، بهبود بخشد. همچنین ، آنها می توانند داده های سطح ژئوشیمیایی و مناطق نقشه برداری زمین شناسی پرس و جو را نمایش دهند.

زمین شناسان و زمین شناسان با استفاده از این ابزارها می توانند کلیه داده های موجود را در هر مرحله از برنامه اکتشاف ادغام و دستکاری کنند تا درک بهتری از زمین شناسی زیر زمینی زیر زمینی داشته باشند ، فرضیات آنها را بررسی کرده و ایده های خود را با دیگران در تیم های اکتشاف خود به اشتراک بگذارند.

5.2 GIS برای اکتشاف مواد معدنی:

زمین شناسان می توانند از GIS در معدن و اکتشاف مواد معدنی استفاده کنند تا داده ها را در یک سکوی یکپارچه با استفاده از مقاطع سنتی و سیاهههای مربوط به نوارهای گرافیکی در رابطه با برنامه ریزی نمای نقشه استفاده کنند.

در زمین expl اکتشاف مواد معدنی ، زمین شناسان با انواع و منابع داده ای سروکار دارند تا بتوانند از ذخایر معدنی اقتصادی جدید کاوش کنند. منابع داده از نقشه های زمین شناسی ، تصاویر ماهواره ای چند طیفی ، و تصاویر هوایی بیش از حد طیفی و ژئوفیزیکی تا داده ها در بسیاری از قالب ها متفاوت است. GIS بهترین بستر جمع آوری تمام این داده ها در رایانه زمین شناس و ارائه نتایج مثمر ثمر است.

GIS اکنون می تواند در بسیاری از زمینه های مرتبط با فعالیتهای خود مانند زمین شناسان به زمین شناسان کمک کند. جمع آوری داده ها ، مدیریت ، دستکاری و ارزیابی کل عملیات. اکنون زمین شناسان با استفاده از گیرنده های سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS) و ArcPad می توانند داده های میدانی را بصورت الکترونیکی جمع آوری کنند. همچنین ، ما می توانیم داده های دیگر را از اینترنت بارگیری کنیم.

انواع مجموعه داده های زمین شناسی مانند؛ نقشه های زمین شناسی ، نقشه های ژئوشیمیایی ، تصاویر ژئوفیزیکی ، سوراخ ها ، اندازه گیری شعاع و تجمع مواد معدنی ، با استفاده از GIS نمایش داده می شود ، آشکار و تفسیر می شود.

از طرف دیگر ، جاده ها ، خطوط لوله ، رمپ ها ، خطوط برقی و سایر موارد معدنی معمولاً تغییر می کند. اپراتورها و خدمه مهندس می توانند از GIS برای برنامه های تولید استفاده کنند. به عنوان مثال ، آنها پیگیری زیرزمین موجود و ترکیب آن با نقشه معدن و مدل سازی خالص را می توان با استفاده از GIS انجام داد.

خوشبختانه ، GIS ممکن است برای ترکیب داده های نظرسنجی با مدل های کامل یا اطلاعات مربوط به برنامه ریزی معدن که از گروههای مختلف نرم افزاری معدن مانند GeolSoft ، Surpac Range ، Mine Sight ، Vulcan و سیستم تجسمی معادن (MVS) حاصل می شود.

بسیاری از داده های مین شامل پول و ارزیابی اطلاعات دارای منبع مکانی مکانی هستند که به راحتی در فرم های نقشه نمایش داده می شوند. مدیران و اقتصاددانان از GIS برای ارزیابی دارایی های شرکت ها و رقبا استفاده می کنند.

شرکتهای معدنی همچنین از GIS برای نظارت فعالانه بر اثرات محیطی که ممکن است در اثر فعالیتهای آنها ایجاد شده و بازآرایی کنند ، استفاده می کنند.

5.3 مزایای GIS در اکتشاف مواد معدنی:

GIS در اکتشاف مواد معدنی می تواند از لحاظ زمانی به صرف عوامل زیر باشد:

- داده ها و مجموعه داده ها از منابع مختلف را با سهولت ترکیب کنید.

- بطور مستقیم از نرم افزارهای مدل سازی مانند؛ MapInfo و Leapfrog به پایگاه داده از نتایج اطمینان از جدیدترین اطلاعات سنجش از آزمایش تحلیلی گنجانده شده است.

- سریع و به راحتی به صورت سه بعدی از منبعی که در حال کاوش از هر دو داده حفاری تاریخی و مدرن ذخیره شده در پایگاه داده خود هستید ، مدل کنید.

- این روش مدل سازی موجب صرفه جویی در دیجیتالی کردن بسیاری از ویژگی های مختلف می شود که در مدل گنجانده شده است زیرا می تواند از طریق داده حفاری توسط سیستم درون یابی شود. از طرف دیگر ، GIS می تواند در هزینه های خود صرفه جویی کند و هزینه منظم کاوش در مورد مواد معدنی را کاهش دهد و این به این دلایل است:

- ساعت های کمتری برای دیجیتالی کردن برای درج داده ها در مدل ها صرف شده است.

- انواع روشهای تجزیه و تحلیل GIS بر روی داده های کمی و شایع برای جستجوی مناطق غیر عادی.

- امکان ضبط داده های قدیمی انواع مختلف و مشاهده / تجزیه و تحلیل به عنوان لایه های سازگار. برخی از این داده ها فقط قبلاً در قالب های کاغذ مورد بررسی قرار می گرفتند.

- امکان استفاده از داده های رایگان و تاریخی و مدرن در پروژه های فعلی - تعداد زیادی از منابع اکتشاف مواد معدنی به صورت رایگان در وب موجود است که می تواند در جستجوی اجسام سنگ معدن استفاده شود: نقشه های زمین شناسی تاریخی ، تصاویر ماهواره ای ، داده های ژئوفیزیکی و سنجش ژئوشیمیایی داده های نتایج برای منطقه مورد نظر اکتشاف آزادانه در اینترنت منتشر می شود.

- استفاده از GIS در اکتشاف مواد معدنی استفاده کارآمد از داده های موجود را که مقرون به صرفه است تشویق می کند. هزینه های اکتشاف در حال افزایش است - حفاری کاوشگر می تواند گران باشد و میزان کشف اجسام بزرگ سنگ معدن در جهان کاهش می یابد. با این حال ، تجزیه و تحلیل مجدد داده های موجود - اعم از مدرن و تاریخی ، از طریق مدل سازی GIS به عنوان مثال از طریق مدل سازی سه بعدی ، امکان حفاری اکتشاف هدفمندتر و مقرون به صرفه تر فراهم می کند.

 

2. هدف:

هدف اصلی این مقاله ارائه ایده و گردش کار در مورد کاربردهای فناوری GIS در اکتشاف مواد معدنی و ذکر چگونگی کمک فن آوری GIS در ارزیابی پتانسیل مواد معدنی در مکانهای پیش بینی شده و تصمیم گیری مناسب است. اساساً مزایای فناوری GIS در اکتشاف مواد معدنی عبارتند از:

• GIS با اهداف جغرافیایی شرکتها را برای هدف قرار دادن پتانسیل های معدنی فراهم می کند.
• GIS داده ها را به راحتی در برنامه ها و ابزارهای نرم افزاری ترکیب و نمایش می دهد.
• بهبود و افزایش زمینه مکانی داده های در دسترس برنامه ریزان معدن و درک دقیق تر آنها از جغرافیای سایتهای آینده نگر.

3. انگیزه:

تجارت اکتشاف و استخراج مواد معدنی کاملاً مکانی است که به سهولت آن برای GIS کمک می کند. از آنجا که بیشتر معادن مناطق وسیعی از زمین را در بر می گیرد ، زمین شناسان برای هدایت این عملیات نیاز به دسترسی به حجم داده های مبتنی بر مکان دارند.

استفاده از فناوری GIS این مزایا را داشت:

- هزینه های اکتشاف را به حداقل برسانید.

- اهداف را با اطمینان انتخاب کنید.

- کار میدانی کارآمد.

- نقشه ها و ارائه های با کیفیت.

4- روش ها:

با توجه به ماهیت فرآیند اکتشاف مواد معدنی ، زمین شناسان با انواع داده ها از منابع مختلف برای کشف ذخایر معدنی سر و کار دارند. آنها باید این اطلاعات را به سرعت و به راحتی نمایش داده و تفسیر کنند. بنابراین ، این مطالعه به چند مرحله تقسیم شده است:

- براساس اطلاعات مورد نیاز ، پایگاه داده را طراحی کنید.

- مجموعه داده های مختلف را از منابع مختلف جمع آوری کرده و مجموعه داده های مربوط به مطالعه را انتخاب کنید.

- ویژگیهای زمین شناسی را بر اساس پیشینه زمین شناسی و مفاهیمی که نشان دهنده یک منطقه از کانی سازی است ، تعریف کنید.

- کلیه مجموعه داده ها را در نقشه ژئودیس به همراه تمام نقشه ها ، نمودارها و مطالعات موجود و قبلی وارد کنید.

- تعیین مناطق مورد علاقه از نقشه ها و نمودارها و با استفاده از یک پرونده شکل از ArcGIS ایجاد می شود.