تجزیه و تحلیل مکانی هوش مکانی اتیم تحقیقاتی ونوس نصیرفام

این دوره آموزشی طیف گسترده‌ای از کاربردهای عملی در زمینه داده‌های مکانی و تحلیل آنها را پوشش می‌دهد. فارغ‌التحصیلان این دوره می‌توانند مهارت‌های خود را در بسیاری از حوزه‌های کاربردی به کار گیرند. علاوه بر این، می توانید تغییراتی را که در طول زمان رخ می دهد با استفاده از تصاویر دنبال کنید. به طور خلاصه، همه این ابزارها به شما کمک می کنند تا موقعیت مکانی را به دقت تجزیه و تحلیل کنید و تصمیم درستی بگیرید. برای آشنایی دقیق با تمام نکات ظریف تحلیل فضایی، توصیه می کنیم این مقاله را تا انتها مطالعه کنید.

هدف این آموزش، ارتقای مهارت دانشجویان، پژوهشگران و متخصصان علاقه‌مند در زمینه تحلیل داده‌های مکانی با استفاده از زبان R است. با مشاهده ویدئوهای این دوره، قادر خواهند بود پروژه‌های تحلیل مکانی را به شکل حرفه‌ای انجام دهند و با بهره‌گیری از قابلیت‌های R، پاسخ سوالات و چالش‌های مکانی را در حوزه‌های مختلف بیابند. هنگام ایجاد تصاویر، گرافیک یا نقشه ها با داده های مکانی، عناصر جغرافیایی مختلفی باید در نظر گرفته شود. طرح ریزی یک نقشه، روشی را که سطح زمین، یک شکل سه بعدی، مسطح شده و بر روی یک سطح دو بعدی ارائه می شود، توصیف می کند. هیچ طرح ریزی کامل نیست و بسته به طرح ریزی شما ممکن است دقت را در شکل، ناحیه، فاصله یا جهت قربانی کنید.

داده‏‏ها یا به صورت فایل‏‏های ساده بر روی حافظه ذخیره می‏‏شوند و یا به صورت یک پایگاه منسجم از داده‏‏ها نگهداری می‏‏شوند. در اين سیستم‌ها هر برنامه‏‏ي كاربردي، تنها به فايل داده‌ای مربوط به خود، می‏‏تواند مراجعه می‌کند. اساساً یک کتابخانه بصری‌سازی داده است که برای بصری‌سازی داده‌های مکان‌های جغرافیایی یا داده‌هایی که شامل مختصات و مکان‌ها هستند استفاده می‌شود. در حالی که نیاز به در نظر گرفتن متغیرهای اضافی در مورد یک مکان ممکن است ترسناک باشد، بسیاری از فرآیندهای آماری فضایی کاملاً شبیه به روش‌های آماری اولیه هستند. به عنوان مثال، درون یابی می تواند به شما در تخمین یا پیش بینی مقدار یک نمونه کمک کند، و درون یابی فضایی می تواند به شما کمک کند تا مقدار یک متغیر را در یک مکان نمونه تخمین بزنید یا پیش بینی کنید.

مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی وشناخت کافی از اطلاعاتی که استفاده می‌شوند، یکی از موارد اساسی برای موفقیت در استفاده از تکنولوژی GIS است، که این از وظایف یک کاربر می‌باشد. این می تواند شامل عواملی مانند موقعیت جغرافیایی، فاصله و کاربری زمین باشد. داده های جدولی یا داده های جدول ویژگی ها در پایگاه داده های رابطه ای نگهداری و دستکاری می شوند. هر ردیف در جدول نشان دهنده یک ویژگی جغرافیایی و هر ستون نشان دهنده یک ویژگی یا ویژگی خاص آن ویژگی است. به عنوان مثال، جدول شهرها ممکن است دارای ستون هایی برای مختصات نام شهر، جمعیت، ارتفاع و طول و عرض جغرافیایی باشد.

این داده ها اجازه ایجاد سطوح پیچیده ای را می دهد که به طور دقیق زمین یک منطقه را نشان می دهد. آنها را می توان برای کاربردهای مختلفی استفاده کرد ، مانند مدل سازی جریان آب، تعیین شیب یک سطح، و تجزیه و تحلیل یک نما. مبانی و مفاهیم و دستور زبان برنامه نویسی پایتون به شما آموزش داده می شود. بی شک امروزه اطلاعات مکانی نقش مهمی در مدیریت شهری و همچنین  پایش و حفاظت منابع طبیعی ایفا می کنند. در این خصوص تصاویر سنجش از دوری، لایه های برداری و ابرنقاط لایدار داده های مکانی با ارزشی هستند که توسط متخصصین علوم مکانی مورد استفاده قرار می گیرند. علم داده مکانی کاربردهای گسترده و ارزشمندی در حوزه منابع طبیعی و محیط زیست دارد.

یک مثال عالی ترافیک در یک شهر است که در آن تحلیل فضایی به مدیریت امکانات و انجام اقدامات لازم برای بهبود جاده های شهر کمک می کند. از سوی دیگر، GIS سیستمی است که به کاربران امکان ذخیره، مدیریت، تجزیه و تحلیل و تجسم داده های جغرافیایی را می دهد، همانطور که قبلا ذکر شد. اصطلاحات داده های مکانی و اطلاعات جغرافیایی اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما تفاوت قابل توجهی وجود دارد. در حالی که داده های مکانی اطلاعاتی در مورد روابط فضایی بین اشیاء یا پدیده ها ارائه می دهند، اطلاعات جغرافیایی داده های مکانی را با انواع دیگر داده ها ترکیب می کند تا درک جامع تری از جهان اطراف ما ارائه دهد . این شامل داده های کمی و کیفی است که می تواند با استفاده از ابزار و نرم افزار GIS تجزیه و تحلیل و تجسم شود. نرم افزار GIS ابزارهایی را برای تجزیه و تحلیل و تفسیر داده ها، مانند پرس و جوهای فضایی، همپوشانی نقشه و مدل سازی سه بعدی فراهم می کند.

این زبان متن باز بوده و در مقایسه با سایر زبان های برنامه نویسی بسیار آسان تر است. با شرکت در این دوره، علاوه بر آشنا شدن با برنامه نویسی پایتون قادر خواهید بود تا بخش زیادی از پردازش های مکانی را به صورت سریع تر و اتوماتیک انجام دهید. 4، نسخه رقومی عوارض منطقه گرفتار سیلاب بعد از سونامی فوکاشیما در ژاپن در 2011 را نشان می‌دهد. چنانچه در وسط این تصویر مشاهده می‌کنید انواع مختلف ابزار ساخت مانند چندضلعی، مستطیل، دایره و غیره برای ایجاد عوارض در دو رده –مناطق گرفتار سیل و ساختارهای برجامانده- وجود دارد(شکل 3-4). بر روی این تصویر، چندضلعی منطقه گرفتار سیل از تصاویر بدست آمده رقومی شده‌اند که بصورت چندضلعی دارای خطوط مورب و ساختارهای برجامانده بصورت چندضلعی دارای رنگ کاملا مشکی مشخص شده است.

علم و هنر ایجاد نقشه ها که شامل طراحی و ارائه داده های جغرافیایی به صورت بصری جالب و آموزنده است. داده های GIS در یک پایگاه داده یا سیستم فایل ذخیره می شود که در آن می توان آنها را سازماندهی، نگهداری و به روز کرد. داده ها را می توان ویرایش، فیلتر و دستکاری کرد تا مطابق با نیازهای کاربر باشد. در این مدل، برای کار با این اشیا، مجموعه‌ای از توابع و عملگرهای پایه‌ای، ارایه شده است که در جدول زیر، آن‌ها را برحسب نوع هندسی که بر روی آن عمل می‌کنند، مشاهده می‌نمایید. داده های مکانی یا به شکل نوع داده ویژه، یا به شکل شی بزرگ دودویی (به انگلیسی BLOB)، در پایگاه­ داده­ ها ذخیره می­شوند. جای هیچ گونه نگرانی و نیاز به هیچ پیش نیازی نیست، تنها علاقه مندی شما برای شروع این دوره کافی است.

از این رو در این محصول به آموزش پردازش داده های مکانی شامل تصاویر سنجش از دوری، داده های وکتوری و ابر نقاط  با استفاده از زبان برنامه نویسی پایتون پرداخته می شود. سپس در این فصل فن آوری‌های خاص مربوط به برنامه‌های مدیریت بحران مورد بحث قرار گرفته است. همانطور که در این فصل چندین بار بیان شد، این بخش از کتاب ایجاب می‌کند تا در مورد به روز بودن مطالب آن اطمینان حاصل کنید زیرا فناوری همیشه در حال تغییر است. با این حال، فن آوری‌های خاص ذکر شده مانند Esri، Google و QGIS با توجه به ثبات، محبوبیت و گستردگی جامعه کاربران آنها انتخاب شده‌اند. لیستی از مجموعه داده‌های منبع آزاد و منبع باز مربوط به مدیریت بحران نیز ارائه شده است تا ایده‌هایی را در اختیار شما قرار دهد و از این طریق بتوانید به داده‌های مرجع و موضوعی مورد استفاده در حوزه مدیریت بحران دسترسی پیدا کنید. بطور خاص، بخش انسان دوستانه گوگل دارای برنامه‌ای با نام واکنش به بحران گوگل است.

تحلیل و مدل‌سازی مکانی به مجموعه روش‌هایی اطلاق می‌شود که برای بررسی، خلاصه‌سازی، دستکاری، تجزیه و تحلیل و تفسیر داده‌های مکانی برای کشف، درک و پیش‌بینی الگوهای مکانی ، روابط مکانی ، روندها و علل اساسی آن‌ها استفاده می‌شود. ویژگی متمایز تحلیل مکانی در مقایسه با تحلیل آماری کلاسیک و سایر روشهای تحلیلی این است که نتایج آن زمانی تغییر می‌کند که مکان پدیده‌های جغرافیایی مورد تجزیه و تحلیل تغییر می‌کند (لانگلی و همکاران، ۲۰۱۱، صفحه ۳۵۳). تعداد زیادی از تکنیک‌های تحلیل و مدل‌سازی مکانی در دهه‌های گذشته توسعه یافته‌اند. فصل در ابتدا با بحث درباره GIS شروع می‌شود و سپس توضیح می‌دهد که این فناوری چه کارهایی را می تواند انجام دهد و چه کارهایی را نمی‌تواند انجام دهد. در این توضیحات حتی الامکان سعی می‌شود از توضیح درباره رفرنس های محصول نرم افزار SpecificGIS خودداری شود تا این اطمینان حاصل شود که شما با اصول بنیادی GIS مورد استفاده در فناوری‌های خاص آشنا می‌شوید. سپس این فصل درباره مهمترین و وقت گیرترین جنبه کار با GIS یعنی داده‌های GIS توضیح می‌دهد.

تفاوت عمده بین داده های مکانی و سایر انواع داده ها در تجزیه و تحلیل آماری، نیاز به در نظر گرفتن عواملی مانند ارتفاع، فاصله و مساحت در فرآیند تحلیلی است. اگر از GIS برای پروژه شهرداری استفاده می‌کنید، ممکن است داده‌های برداری مانند داده‌های خیابان (خطوط)، داده‌های مرزی محله (چند ضلعی‌ها) و مکان‌های دبیرستان (نقاط) داشته باشید. قرار دادن لایه ها برای اهداف بصری مهم است زیرا به شما کمک می کند انواع مختلف داده ها را درک کنید و یافته های خود را به روشی قابل درک ارائه دهید. در این مورد، باید مطمئن شوید که نقاط دبیرستان و خطوط خیابان لایه‌هایی بالاتر از مرزهای محله هستند. تجزیه و تحلیل داده های مکانی به حل مشکلات مربوط به مکان اشیاء، کاوش داده ها، مطالعه رابطه بین آنها، ارزیابی روندهای مختلف، پیش بینی های با کیفیت بالا و تصمیم گیری صحیح کمک می کند. تجزیه و تحلیل جغرافیایی بهترین دستیار برای بسیاری از شرکت هایی است که شهرها، جاده ها و موارد دیگر را می سازند.

همان گونه که مشاهده می کنید، ذخیره سازی داده به صورت فایلی، معایب زیادی به همراه دارد. در روش سیستم پایگاه داده، كليه داده ها با ساختار منظم و سامانمند، ذخيره می شوند. این روش برای کاهش مشکلات در طراحی، ساخت و نگهداری سسیستم‌های اطلاعاتی ایجاد شد. سیستم‌های اطلاعاتی برای جمع‌آوری، ذخیره، پردازش و توزیع اطلاعات، به منظور پشتیبانی از تصمیم‌گیری و کنترل، در سازمان‌ها به کار برده می‌شوند. این سیستم‌ها معمولا با تعداد زیادی کاربر نهایی همزمان و با تعداد زیادی داده مختلف، سروکار دارند. مخاطبان این محصول آموزشی کلیه افرادی هستند که در زمینه پردازش و تحلیل اطلاعات مکانی می کنند.

اگرچه فناوری‌ها تغییر میکنند اما تلاش شده است تا جنبه‌هایی از فناوری GIS را توضیح دهیم که حداقل ظرف 5 سال آینده تغییر نخواهد کرد. فراداده‌ها نقشی بسیار مهم در کاربرد GIS در زمینه مدیریت بلایا ایفا می‌کند. زیرا فراداده‌ها نقشی حیاتی در فعالیت‌های هماهنگی و همکاری ایفا می‌کنند(چنانچه در فصل 1 توضیح داده شد). برای مثال، افزایش بلایای بزرگتر در مقیاس منطقه‌ای یا حتی ملی ایجاب می‌کند تا مدیران بلایا ضمن آشنایی با نوع داده‌هایی که باید با آن کار کنند از میزان تناسب یک مجموعه داده خاص با فعالیت‌های مورد نظر آگاه باشند. در موقعیت‌های حساس از نظر زمان، زمان کافی برا ارزیابی تناسب و کارایی مجموعه داده وجود ندارد.

درصورت عدم وجود استانداردهایی در این زمینه، بدیهی است که با روش‏ها و رویه‏ های مختلف روبرو خواهیم شد که بهره‏ برداری از داده ‏های مکانی را بسیار پیچیده می‏کنند. لذا این مهم، جامعه را بر آن داشت تا نسبت به ایجاد گروه‏هایی به منظور ایجاد استانداردهایی برای کار با داده ‏های مکانی، اقدام نمایند. قصد داریم آموزش هایی را منتشر کنیم تا شما را با مفاهیم پایگاه داده مکانی، انواع نرم افزارهای پایگاه داده مکانی، نقاط قوت و نقاط ضعف هر کدام، آشنا کنیم. در زیر فهرستی از منابع مرجع و موضوعی مجموعه داده‌های GIS مرتبط با مدیریت بلایا ارایه می‌شود. شما می‌توانید ضمن دانلود این فهرست آنها را در فناوری‌های ذکر شده در بالا مورد استفاده قرار دهید.

این موارد تنها گوشه ای از کاربردهای متنوع و ارزشمند علم داده مکانی در حوزه منابع طبیعی و محیط زیست هستند. با گسترش فناوری ها و افزایش حجم داده های مکانی، انتظار می رود که این علم نقش روزافزونی در درک، حفاظت و مدیریت پایدار سیاره ما ایفا کند. هر پیکسل در یک شطرنجی دارای یک مقدار است، خواه یک رنگ باشد یا واحد اندازه گیری، برای برقراری ارتباط اطلاعات در مورد عنصر مورد نظر. با این حال، در دنیای فضایی، این ممکن است به طور خاص به تصویربرداری ارتویا اشاره داشته باشد که عکس هایی است که از ماهواره ها یا سایر دستگاه های هوایی گرفته شده است. ما روزانه با استفاده از تحلیل فضایی سروکار داریم، از سفارش تاکسی ساده گرفته تا ردیابی بسته های اینترنتی و استفاده از ناوبر .

پایگاه داده رابطه ای، داده‌ها را به عنوان مجموعه ای از جداول به هم مرتبط سازماندهی می‌کند. هر جدول یک رابطه نامیده می‌شود که حاوی داده‌هایی در مورد مجموعه ای از اشیاء (به عنوان مثال جنگل) با ویژگی‌ها یا ویژگی‌های یکسان است. دامنه‌ها ممکن است برای هر ویژگی متمایز باشند، یا دو یا چند ویژگی ممکن است دامنه یکسانی داشته باشند. سطرها و ستونها می‌توانند به هر ترتیب ظاهر شوند و رابطه همچنان یکسان خواهد بود. با این حال ویژگی باید در رابطه مختص به خود باشد و ردیف‌ها نمی‌توانند یکسان باشند.

به طور کلی، داده‌ها، كلمات و ارزش­هاي واقعي هستند كه از طريق مشاهده و تحقيق بدست مي­آيند. به عبارت ديگر، داده­ها، نمودي از وقايع، معلومات، رخدادها، پديده­ها و مفاهيم مي­باشند. در محاسبات، داده­ها به مفهومی گفته می­شود که به شکلی مناسب براي انتقال و پردازش، ترجمه شود. در کامپيوتر و رسانه­های ارتباطاتی امروزی، داده­ها به شکل دودویی (به انگلیسی Binary) تبديل مي­شوند. بنابراين داده­ها يک نمايش دودویی از يک موجوديت منطقي ذخيره شده در حافظه کامپيوتر هستند. از نظر ساختاري، داده­ها به مقادير صفات خاصه انواع موجوديت­ها اتلاق می­شوند.

علاوه بر سادگی و متن باز بودن این زبان، امکان استفاده از آن در نرم افزارهای معروفی چون QGIS ،ArcGIS ،Google Earth Engine، SNAP و … ، توجه بسیاری از متخصصین علوم مکانی را به خود جلب کرده است. در این فصل، بحث فنی درباره مدل های داده GIS ارائه شد این مدلها روشهای نمایش موجودیتهای جغرافیایی و مکانی در قالبهای رقومی است. به طور خاص، شما در مورد دو مدل رایج داده مطالبی یاد گرفتید- داده‌های برداری، که معرف موجودیت‌های مجزا به صورت نقاط، خطوط، چند ضلعی‌ها و داده‌های راستر که موجودیت‌های پیوسته را به بصورت شبکه‌ای از پیکسل‌ها با وضوح مکانی متفاوت نشان می‌دهد. متاداده(فراداده) یا داده‌هایی که محتوا، ساختار، گذشته یا هر چیز مرتبط دیگر با مجموعه داده‌ها را توصیف می‌کند برای انواع داده‌های GIS از اهمیت زیادی برخوردار است. این نوع متاداده برای کارایی و مرتبط بودن یک مجموعه داده در یک کار یا برنامه معین از اهمیت حیاتی برخوردار است.

همچنین داده‌های رستر فرمتی است که برای تصاویر استفاده می‌شود و این تصاویر شامل تصاویر هوایی یا تصاویر مبتنی بر فضا است که در نرم افزار جی‌ای اس لحاظ می‌شود. مدل‌های داده هایGIS برداری، عوارض مکانی را بصورت شکل‌های مجزا و مبتنی بر بردار نشان می‌دهد. با استفاده از رویکرد مبتنی بر بردار مجزا، این مدل برای نمایش عوارض مکانی دارای مرزها یا حاشیه‌های مجزا بسیار مناسب است و یا می‌توان این عوارض را به جفت‌های مختصات x,g تبدیل کرد. در عمل این یعنی اینکه مدل داده‌های GIS برداری برای نمایش عوارض مکانی بصورت نقطه، خطوط و چند ضلعی استفاده می‌شود زیرا این اشکال ساده هندسی برای نمایش عوارض یا پدیده‌های دارای مرزها یا حاشیه‌های مجزا مناسب هستند. شکل 3-16 بصورت گرافیکی مثالی از نقاط، خطوط و چند ضلعی‌های مبتنی بر بردار در مدیریت بلایا را نشان می‌دهد. چنانچه قبلاً هم ذکر شد و کاملاً بدیهی است اجزاء مختلف تشکیل دهنده GIS باعث ایجاد محدودیت در این فناوری می‌شود.

چنانچه در فصل‌های آینده مشاهده خواهید کرد، مدل‌های مبتنی بر GIS را می‌توان برای هر جنبه‌ای از چرخه مدیریت بلایا طراحی کرد. کلیدواژه‌های این دوره شامل داده‌های مکانی بزرگ، پردازش داده‌های فضایی، تحلیل الگوهای مکانی، مدل‌سازی رستری، یادگیری ماشین و نرم‌افزارهای متن‌باز است که در مجموع به توسعه تخصص در زمینه ژئو‌اینفورماتیک و داده‌های مکانی می‌انجامد. از آنجایی که اغلب فایل های مختلف زیادی برای پیگیری در هنگام کار با داده های مکانی وجود دارد، ایجاد یک ساختار سازمانی مهم است. نرم افزار داده های مکانی (GIS) صرفاً به مکان داده ها پیوند می دهد و سازماندهی پروژه را مهم می کند. انتقال فایل‌ها و پوشه‌ها یا تغییر نام فایل‌ها پس از شروع پروژه باعث شکستگی لینک‌ها می‌شود، پس از قبل برنامه‌ریزی کنید!

SQL زبان استاندارد پایگاه داده است که به طور گسترده در سیستم‌های مدیریت پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) اجرا می‌شود. اکثر سیستم‌های GIS از RDBMS‌های داخلی یا خارجی برای مدیریت داده‌های ویژگی استفاده می‌کنند، اما اغلب کاربران برای انجام جستجو پایگاه داده و وظایف ویرایش نیازی به دانستن هیچ SQL ندارند. سازندگان جستجو در GIS عموماً رابط‌های بصری را ارائه می‌دهند که اکثر جستجوها را ساده می‌کند (بخش 2-4 را ببینید). در حالی که GPS اطلاعات مکان را ارائه می دهد، GIS چارچوبی برای سازماندهی و تجزیه و تحلیل داده های مبتنی بر مکان فراهم می کند. سیستم های اطلاعات جغرافیایی می توانند داده های GPS را در خود جای دهند، اما می توانند از منابع دیگر اطلاعات جغرافیایی نیز استفاده کنند. بیایید امروز در مورد یک ابزار ضروری برای کسانی که با داده های مکانی کار می کنند صحبت کنیم.

فناوری GIS روش جمع‌آوری، تجزیه و تحلیل و ارائه اطلاعات در مورد دنیای اطرافمان را متحول کرده است. در این پست وبلاگ، مقدمه ای عمیق برای GIS ارائه خواهیم کرد، که همه چیز را از آنچه که هست گرفته تا نحوه کارکرد، نوع داده هایی که می گیرد و نقشه برداری GIS را پوشش می دهد. ما همچنین نمونه های واقعی از نحوه استفاده از GIS در صنایع مختلف را ارائه خواهیم داد. کار با داده ‏های مکانی از ایجاد آنها گرفته تا به کارگیری آنها در میان استفاده‏ کنندگان رو به رشد بوده است. در این میان، توسعه‏ دهندگان نرم‏ افزارها، اقدام به تولید نرم ‏افزارهای مختلف برای بهره ‏برداری بهتر از قدرت داده ‏های مکانی، نموده ‏اند.

نرم افزار GIS معمولاً یک رابط کاربری فراهم می کند که به کاربران امکان بارگذاری و نمایش داده های جغرافیایی، انجام تجزیه و تحلیل های مکانی و ایجاد نقشه ها و سایر تجسم ها را می دهد. برخی از نرم افزارهای GIS همچنین ممکن است شامل ابزارهای تخصصی برای کاربردهای خاص، مانند نقشه برداری سیل یا تجزیه و تحلیل زیستگاه حیات وحش باشد. علم داده مکانی یا Spatial Data Science، که بر روی داده‌هایی با ماهیت جغرافیایی و مکانی تمرکز دارد، شاخه‌ای رو به رشد از علم داده است که بر روی داده‌های دارای مولفه‌های جغرافیایی و مکانی تمرکز دارد. این حوزه، با هدف پاسخگویی به سوالات و چالش‌های مرتبط با مکان و فضا، به دنبال کشف دانش و بینش از حجم عظیم داده‌های مکانی است که امروزه با سرعت بی‌سابقه‌ای تولید می‌شوند. علم داده مکانی، با تلفیق تکنیک‌های آماری، ریاضیاتی، کامپیوتری و هوش مصنوعی، امکان تجزیه و تحلیل پیشرفته این داده‌ها را فراهم می‌کند و زمینه را برای تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر شواهد در حوزه‌های مختلف مهیا می‌سازد. در پایگاه داده‌های رابطه جغرافیایی، داده‌های مکانی به عنوان مجموعه ای از لایه‌های داده مستقل که مکان جغرافیایی یکسانی را پوشش می‌دهند تصور می‌شود (شکل 2-38).

داده های سنجش از دور معمولاً در برنامه های GIS برای ایجاد نقشه ها، تجزیه و تحلیل الگوهای کاربری زمین و نظارت بر تغییرات محیطی در طول زمان استفاده می شود. این بدان معناست که داده‌های مکانی کاملا در شرایط کنترل شده جمع آوری نمی‌شوند. آنها وقوع یا خصوصیات یک ویژگی جغرافیایی یا مجموعه ای از ویژگی‌های جغرافیایی را از طریق یک رویداد جمع آوری داده‌ها در مکانی در شرایط طبیعی یا موقعیت‌های طبیعی توصیف می‌کنند. مشاهدات لزوماً موجودیت‌های مستقلی نیستند و می‌توانند از طریق ویژگی‌هایی مانند زمان، مکان، هم جواری و ویژگی‌های جغرافیایی همزمان به هم مرتبط شوند. همه اینها پیامدهایی بر کیفیت داده‌های مکانی دارد (در بخش 5-3 مورد بحث قرار گرفته است).

ما کمینه مواردی را که برای فراگیری آموزش پایگاه داده مکانی به آن نیاز دارید را به شما خواهیم گفت و مطالعه بیش­تر در این زمینه را به خودتان واگذار می­کنیم. با برنامه نویسی Web GIS با استفاده از پایتون آشنا خواهید شد و امکانات GIS را با کتابخانه OpenLayers یاد می گیرید. بسیاری از رابط‌های برنامه نویسی تهیه نقشه (APIs) را میتوان برای پشتیبانی از برنامه نویسی GIS براساس فناوری بنیادی برنامه نویسی استفاده کرد. داده های مکانی می توانند شطرنجی (تصاویر فکر کنید، جایی که داده ها در یک شبکه ذخیره می شوند) یا برداری (با استفاده از مختصات x و y) باشند. خروجی تجزیه و تحلیل GIS می تواند یک نقشه، یک گزارش یا سایر نمایش های بصری داده ها باشد. مجموعه ای از تکنیک های مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل شبکه های حمل و نقل و ابزار، مانند مسیریابی، تجزیه و تحلیل کوتاه ترین مسیر، و تجزیه و تحلیل منطقه خدمات.

یادگیری و تسلط بر این زبان می تواند توانایی تحلیل و مدل سازی داده های مکانی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. موضوع این آموزش، تحلیل داده‌های مکانی (Geo-Spatial) با زبان برنامه‌نویسی پایتون است. در این دوره، داده‌های مختلف مکانی را در پایتون باز می‌کنیم،‌ آن را به کمک ابزارهای قدرتمند این زبان می‌خوانیم، تغییر می‌دهیم و نقشه‌ها و تصاویر مورد نظرمان را رسم می‌کنیم. تنوع ماژول های موجود برای پردازش داده های مکانی در پایتون در کنار دیگر ویژگی های آن، پایتون را به یک زبان برنامه نویسی کاربرپسند برای پردازش داده های مکانی تبدیل کرده است. شایان ذکر است که امروزه بسیاری از نرم افزار تجاری و غیر تجاری به کاربران خود امکان استفاده از این زبان برنامه نویسی را برای سرعت بخشی و اتوماسیون بیشتر می دهند. لذا زبان برنامه نویسی پایتون به گزینه مناسبی برای پردازش و تحلیل داده های مکانی تبدیل گشته است.

یک صفت می‌تواند به عنوان کلید استفاده شود حتی اگر در ابتدا تعیین نشده باشد. این اطلاعات مربوط به شرایط زهکشی خاک را به جزئیات غرفه‌های جنگل پیوند می‌دهد ، که به ما امکان می‌دهد هر پایه را با وضعیت زهکشی آن مطابقت دهیم. هنگامی که یک ویژگی در بیش از یک رابطه ظاهر می‌شود، ظاهر آن معمولاً نشان‌دهنده یک رابطه بین دو تایی از دو رابطه است، درست مانند DCode در روابط پایه و زهکشی. ثانیاً داده‌های مکانی پیچیدگی دنیای واقعی را به شکل محدود از طریق فرایند خاص مفهوم سازی و بازنمایی نشان می‌دهند. غیرممکن است که داده‌های مکانی بتوانند تمام جزئیات بی نهایت جهان واقعی را به تصویر بکشند و نمای کامل و کاملی از ویژگی‌های جغرافیایی، خصوصیات و تغییرات مکانی آنها را ارائه دهند.

رقومی کردن عوارض بر روی تصاویر ماهواره‌ای که آثار بلایا را نشان می‌دهد یکی از تکنیک‌های معمول است که برای ایجاد گزارشات ارزیابی آسیب‌ها مانند میزان اسب به ساختمان ها استفاده می‌شود. بعد از ایجاد داده‌های GIS باید آنها را در یک مخزن داده ذخیره کرد بطوریکه بتوان بعد آنها را بازیابی، به روز و توزیع کرد. در حوزه محیط زیست، این مهارت‌ها می‌تواند در مدل‌سازی تغییرات اقلیمی، پایش منابع طبیعی و برنامه‌ریزی حفاظت از زیستگاه‌ها کاربرد داشته باشد. همچنین، در حوزه کشاورزی دقیق، این دانش می‌تواند به نظارت بر وضعیت محصولات، تشخیص بیماری‌ها و مدیریت آفات کمک کند. مانند هر داده ای، برای درک واقعی داده های مکانی و درک آنچه می گویند باید سطحی از تجزیه و تحلیل آماری را انجام دهید. این فرآیندها به شما کمک می کند تا پاسخ ها را کشف کنید و شما را به سمت تصمیم گیری بهتر برای سازمان هدایت کنید.

از سوی دیگر سعی ما بر آن بوده است تا با ساده ترین زبان، مطالب به گونه ای ارائه شود که حتی بدون داشتن پیش زمینه قبلی، قابل استفاده باشد. این کتابخانه که به طور عمده توسط زبان پایتون ارائه شده، بر پایه‌ی کتابخانه‌های Numpy ،Scipy و Matplotlib طراحی شده است. GIS را نباید به عنوان یک فناوری معجزه آسا و یا یک نوش دارو برای حل همه سوالات و مشکلات در نظر گرفت. داده های برداری را می توان از داده های Raster تولید کرد و بالعکس، اگرچه اغلب داده ها در تبدیل از بین می روند. به زودی کتابهایی آموزش GIS را برای علاقمندان در سایت جی آی اس آکادمی، معرفی و منتشر خواهیم کرد.