مقدمه:
   براي اولين بار در اواسط دهه 1960 در ايالات متحده کار بر روي اولين سيستم اطلاعات جغرافيايي آغاز شد. در اين سيستم ها عکس هاي هوايي، اطلاعات کشاورزي، جنگلداري، خاک ، زمين شناسي و نقشه هاي مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه 1970 با پيشرفت علم و امکان دسترسي به فناوري هاي کامپيوتري و تکنولوژيهاي لازم براي کار با داده هاي مکاني، سيستم اطلاعات جغرافيايي يا (GIS)، براي فراهم آوردن قدرت تجزيه و تحليل حجم هاي بزرگ داده هاي جغرافيايي شکل گرفت. در دهه هاي اخير به سبب گسترش تکنولوژي هاي کامپيوتري،سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي امکان نگهداري به روز داده هاي زمين مرجع و نيز امکان ترکيب مجموعه داده هاي مختلف را به طور مؤثر فراهم ساخته اند. امروزه GIS براي تحقيق و بررسي هاي علمي، مديريت منابع و ذخاير و همچنين برنامه ريزي هاي توسعه اي به کار گرفته مي شود.

GIS چيست؟
   سيستم اطلاعات جغرافيايي(Geographic Information Systems) يا GIS يک سيستم کامپيوتري براي مديريت و تجزيه و تحليل اطلاعات مکاني بوده که قابليت جمع آوري، ذخيره، تجزيه وتحليل و نمايش اطلاعات جغرافيايي (مکاني) را دارد.
   داده هادريک (GIS) بر اساس موقعيتشان نشان داده مي شوند.
   تکنولوژي GIS با جمع آوري و تلفيق اطلاعات پايگاه داده هاي معمولي، به وسيله تصوير سازي و استفاده از آناليز هاي جغرافيايي، اطلاعاتي را براي تهيه نقشه ها فراهم مي سازد. اين اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رويدادها ، پيش بيني نتايج و تهيه نقشه ها به کار گرفته مي شوند.
   دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي واژه جغرافيايي يا(Geographic) عبارت است از موقعيت موضوع هاي داده ها، برحسب مختصات جغرافيايي (طول و عرض).
   واژه (Information) يا اطلاعات نشان مي دهد که داده ها در GIS براي ارائه دانسته هاي مفيد، نه تنها به صورت نقشه ها و تصاوير رنگي بلکه بصورت گرافيک هاي آماري، جداول و پاسخ هاي نمايشي متنوعي به منظور جستجوهاي عملي سازماندهي مي شوند.
   واژه(System) يا سيستم نيز نشان دهنده اين است که GIS از چندين قسمت متصل و وابسته به يکديگر براي کارکرد هاي گوناگون، ساخته شده است.

 مؤلفه هاي GIS:
   يک سيستم GIS شامل يک بسته کامپيوتري (شامل سخت افزار و نرم افزار) از برنامه هاي رايانه اي با يک واسطه کاربر مي باشد که دست يابي به عمليات واهداف ويژه اي را فراهم مي سازد. مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از: کاربران، سخت افزارها، نرم افزارها، اطلاعات و روش ها.
  

مولفه هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي
   مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از:
   1)کاربران (User): مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي وشناخت کافي از اطلاعاتي که استفاده مي شوند، يکي از موارد اساسي براي موفقيت در استفاده از تکنولوژي GIS است، که اين از وظايف يک کاربر مي باشد.
   2)سخت افزارها (Software): امروزه شبکه هاي GIS شامل تعدادي workstation, x-station، کامپيوترهاي شخصي، چاپگرها و پلاترها مي باشد که معرف مؤلفه سخت افزاريک سيستم اطلاعات جغرافيايي مي باشند.
   3)نرم افزارها (Hardware): به منظور استفاده بهتر از يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، استفاده از نرم افزارهاي به روز و توانمند توصيه مي شود.
   4)اطلاعات (Data): قلب هر GIS پايگاههاي اطلاعاتي آن است. در اين پايگاهها به پرسش هايي از قبيل چه شکلي است؟ کجاست؟ و چگونه به ديگر اشکال مرتبط مي شود، داده مي شود.
   5)روش ها (Methods): شيوه هاي صحيح به کارگيري اطلاعات درجهت رسيدن به اهداف ويژه دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي از مهمترين مؤلفه هاي آن است.

مدلهاي داده هاي مکاني:
   سيستم اطلاعات جغرافيايي وکامپيوترها را نمي توان به طور مستقيم براي جهان واقعي به کار برد، زيرا کامپيوترها ي ديجيتالي براساس اعداد يا کاراکترهايي که در درون خود به صورت اعداد دو رقمي نگهداري مي کنند، عمل مي نمايند.

بنابراين پديده هاي مورد نظردر جهان واقعي در يک سيستم کامپيوتري، بايد به شکل نمادين عرضه شوند. پس ابتدا بايد مرحله جمع آوري داده ها انجام گيرد و سپس فرايند فشرده سازي گستره زمين شناسي، ساختار، خواص ژئو فيزيکي يا هر ويژگي ديگري از سطح زمين که اطلاعات آن گردآوري شده بود، به شکل قابل دستيابي در کامپيوتر با استفاده از مدلهاي نمادين صورت گيرد.
   شمايي ازمدل سازي جهان واقعي
   هر نقشه زمين شناسي يک مدل نمادين است زيرا گستره ساده شده قسمتي از جهان واقعي است که از زاويه ديد زمين شناس صحرايي مشاهده شده است. مولفه هاي مدل گفته شده عوارض مکاني هستند که به تقريب همان موجوديتهاي مستقل جهان واقعي هستند که بر روي نقشه توسط نمادهاي گرافيکي عرضه مي شوند.
   تمام مدلهاي داده هاي مکاني از عوارض مکاني جداگانه نظير نقاط، خطوط، نواحي، حجم ها و سطوح تشکيل مي شوند، اين عوارض مکاني توسط خصوصياتي که هم مکاني وهم غير مکاني هستند، مشخص ميگردند. ( توصيف رقومي عوارض و خصوصيات آنها مجموعه هاي داده هاي مکاني راشامل مي شود).

ورودي و خروجي داده ها:
   براي اينکه يک سيستم اطلاعات جغرافيايي مفيد واقع گردد، بايد قادر به دريافت و توليد اطلاعات به صورت موثر باشد. توابع ورودي و خروجي داده ها، مفاهيمي هستند که توسط آنها يک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار مي کند.
   شمايي کلي ازورودي وخروجي داده ها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي
  
   -ورودي داده ها عبارتند از روند کد گذاري داده ها به يک شکل خوانا توسط کامپيوتر و قرار دادن داده ها در پايگاه اطلاعاتي GIS.
   داده هايي که در سيستم اطلاعات جغرافيايي مي توانند وارد شوند دو نوع هستند:
   1)داده هاي مکاني که موقعيت جغرافيايي عوارض را نشان مي دهند ( مانند نقاط يا خطوطي که عوارض جغرافيايي مانند خيابان، درياچه و غيره را نشان مي دهند).

انواع داده هاي مکاني(نقطه،خط و پلي گون)
   2)داده هاي توصيفي غير مکاني که به توصيف خصوصيات عوارض مي پردازند،مثل شوري آب يک درياچه و يا اطلاعاتي مانند اسم يک خيابان.
   ورود داده ها به يک سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) مي تواند به اشکال، ثبت توسط صفحه کليد، هندسه مختصات، رقومي کردن دستي، اسکن کردن و وارد کردن فايل هاي رقومي موجود، صورت گيرد.

خروجي داده ها روندي است که توسط آن اطلاعات حاصل از GIS به يک شکل مناسب جهت استفاده کاربر ارائه مي شود.
   داده ها به يکي از سه فرمت زير خارج مي شوند:
  

1) Hard copy
   (نمايش دائمي، مثل اطلاعات روي کاغذ، فيلم عکاسي و موارد مشابه)
   2) Soft copy
   (نمايش روي صفحه نمايش کامپيوتري )
   3) Electronic
   (خروجي در فرمت الکترونيکي شامل فايل هاي کامپيوتري مي باشد)
   نمونه اي ازخروجي اطلاعات به صورت Hard Copy
  
   مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه:
   ايجاد و برپاييGIS درقالب يک پروژه شامل مراحل ورودي داده ها، مديريت داده ها، تجزيه و تحليل و پردازش داده ها ودرنهايت خروجي داده ها مي باشد.
   شمايي از مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه
  
   1) ورودي داده ها (Data Input)
   مؤلفه ورودي داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکلي يا صورتي قابل استفاده در GIS تبديل مي کند. در اين مرحله داده هاي زمين مرجع که به صورت نقشه هاي کاغذي، جداولي از اطلاعات توصيفي، فايل هاي الکترونيک و اطلاعات توصيفي مروبط به آنها، عکس هاي هوايي ويا تصاوير ماهواره اي مي باشند، طبق استانداردهاي مورد نظر، براي دقت خروجي هايي که قرار است تهيه گردند، مورد ارزيابي قرار مي گيرند.
   2) مديريت داده ها(Data Management)
   اين مرحله شامل توابعي براي ذخيره، نگهداري و بازيابي اطلاعات موجود در پايگاه داده ها مي باشد.
   3)تجزيه و تحليل و پردازش داده ها(Data Manipulation & Analysis)
   شامل مجموعه فعاليتهايي مي شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها وکاربر، برروي داده ها به منظور آماده سازي و پردازش آنها براي مراحل بعد صورت مي گيرد.
   4) خروجي داده ها(Data Output)
   توابع خروجي مورد استفاده بر اساس نيازهاي کاربران تعيين مي شود، لذا داده هاي خروجي به اشکال مختلف از قبيل نقشه، جداول، يا به صورت نوشتارهاي کاغذي (hard copy) ويا به صورت رقومي (soft copy) ارائه مي گردند

اهداف يک سيستم اطلاعات جغرافيايي:
   هدف نهايي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS، پشتيباني جهت تصميم گيري هاي پايه گذاري شده بر اساس داده هاي مکاني مي باشد و عملکرد اساسي آن بدست آوردن اطلاعاتي است که از ترکيب لايه هاي متفاوت داده ها با روشهاي مختلف و با ديد گاه هاي گوناگون بدست مي آيند.
 

هدف فوق از طريق فعاليتهايي که برروي داده هاي مکاني انجام ميگرد، صورت مي پذيرد، اين فعاليت ها عبارتند از:
   1) جستجو(Search) : عبارت است از عملکرد جستجوي مجموعه هايي از داده هاي سازمان يافته از پايگاه داده هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي.
   2) سازماندهي (Organization) : دراين سيستم ها ويژگي اصلي براي سازماندهي داده هاي موجود، موقعيت مکاني آنها مي باشد.
   3) تجسم يابه تصوير درآوردن (Monitoring) : تکنولوژيGIS از توانمنديهاي گرافيکي رايانه ها، براي تجسم استفاده مي نمايد. نمايش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه نمايش ويديويي انجام مي شود. اما ساير دستگاههاي خروجي نظير چاپگرهاي رنگي نيز براي نمايش نسخه هاي چاپي استفاده مي شوند.
   4) ترکيب و تلفيق (Integration) : بخش ديگري از اين فعاليتها، تلفيق مجموعه داده هاي مکاني از منابع بسيارگوناگون جهت نمايش، درک و تفسير پديده هاي مکاني مي باشد (اين پديده ها هنگامي که داده هاي مکاني به صورت مجزا بکار گرفته مي شوند، قابل رويت نيستند).
   5) تجزيه وتحليل ((Analyses : تجزيه وتحليل، فرايند استنباط و دريافت مفهوم داده هاست و به معني تجزيه وتحليل داده هاي مکاني مي باشد.
   6) پيش بيني (Prediction) : هدف از مطالعه وبررسي ها برروي داده هاي مکاني در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، به طور معمول پيش بيني است.
   درحقيقت يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS ، توانمندي هاي کاري را براي جمع آوري، ورود، پردازش، تغييرشکل، به تصوير در آوردن،ترکيب، جستجو، تجزيه و تحليل، مدل سازي و خروجي کليه داده هاي مکاني براساس اهداف مورد نظر فراهم مي سازد.

مقدمه :
   تعيين موقعيت نسبي نقاط واقع در سطح زمين و يا نزديک به آن هدف اصلي نقشه برداري است. از اين تعريف ساده چنين استنتاج مي شود که هدف، تعيين مختصات نقاط در سه بعد است. البته در بعضي موارد، براي تعيين موقعيت، بعد زمان نيز مورد توجه قرار مي گيرد (سنجش هاي نجومي و نقشه برداري ماهواره اي). مختصات مطلوب مي تواند کارتزين (Z,Y,X) و يا جغرافيايي (h,?,?) باشد.
   معمولا عمليات نقشه برداري شامل دو مرحله برداشت يا اندازهگيري و محاسبه و ارائه نتايج کار است. در مرحله اندازه گيري، از وسايل و دستگاه ها و نيز روش هاي مختلفي استفاده مي شود تا داده هاي لازم براي مرحله دوم بدست آيد. در مرحله دوم نيز از روشهاي مختلفي استفاده مي گردد. در تمام روش ها، ابتدا خطاها مورد بررسي قرار گرفته و در صورت قابل قبول بودن سرشکن مي شوند. نتايج کار به صورتهاي آنالوگ (نقشه، مقاطع طولي و عرضي و ...) و يا ديجيتال (جداول، مدلهاي رقومي زمين DGM يا DTM) ارائه مي گردد. انتخاب وسايل و روشهاي مناسب تابع وسعت منطقه، دقت مطلوب و امکانات است.

تعريف نقشه و نقشه برداري
   نقشه عبارت است از تصوير و نمايش عوارض مصنوعي و طبيعي زمين و نقشه برداري فني است که نقشه بردار به کمک آن موقعيت عوارض طبيعي يا مصنوعي رويه زمين را نسبت به هم تعيين نموده و با ترسيم برداشتهاي انجام شده نقشه را تهيه مي کند.
  

نقشه برداري مسطح
   در نقشه برداري از مناطق کوچک اثر کرويت زمين تقريباً ناچيز است و مي توان زمين را در منطقه کوچکي مسطح در نظر گرفت و به عبارت ديگر سطوح تراز که بر امتداد شاقول عمود هستند موازي هم بوده و در اين صورت امتداد شاقول در نقاط مختلف موازي هم خواهند بود در صورتيکه حقيقتاً با فرض زمين کروي امتداد شاقول در نقاط مختلف موازي نبوده و از مرکز زمين مي گذرند. در مواقعي که زمين را مسطح فرض کنيم روش نقشه برداري مسطحه Plane Survey)) ناميده مي شود اين فرضيه ماداميکه سطح منطقه مورد نظر از چند صد کيلومتر مربع تجاوز نکند قابل قبول است.
   نقشه برداري مسطح که بعد از اين از آن بنام نقشه برداري ياد خواهيم کرد براي کارهاي مهندسي – معماري – شهرسازي – باستانشناسي – کارهاي ثبت و املاکي – تجاري – اکتشافي مورد استفاده است. و تنها در زمينه کارهاي مهندسي و معماري هميشه مورد استفاده مهندسين و معماران به منظور بررسي طرح – اجرا – نظارت مورد استفاده است.
   نقشه برداري در خدمت مهندسين معمار و شهرساز شامل مراحل زير است.
   -برداشت نقشه کلي به منظور مطالعات اوليه
   -برداشت نقشه دقيق براي تهيه طرح و اجرا
   -پياده کردن طرح و پروژه
   -کنترل پروژه ضمن اجرا
   -کنترل نهايي و تحويل کار
   در خدمت باستانشناسي نقشه برداري شامل برداشت پلان ساختمانها و آثار قديمي و همچنين تهيه نقشه جزئيات از نماها – تقاطع – رليف ها است که در بيشتر مواقع براي تجديد بناهاي از بين رفته و Restauration بکار مي رود.
  
   مساحي Geodetic Surveying
   مساحي يا نقشه برداري ژئودزي معمولاً به طريقه يا روشي اطلاق مي شود که براي تهيه نقشه هاي دقيق از يک منطقه بسيار وسيع نظير يک کشور يا يک استان به کار مي رود و در حقيقت اين نوع نقشه برداري يک جنبه ملي دارد. همچنين براي تعيين فرم و شکل زمين و علوم مربوطه به آن مورد استفاده است.
   در اين نوع نقشه برداري زمين مسطح فرض نشده بلکه انحناء آن در نظر گرفته مي شود به همين جهت محاسبات روي سطح بيضوي شکلي که به جاي شکل زمين انتخاب مي گردد انجام مي گيرد.
   عمليات زميني و کارهاي دفتري
   معمولاً تهيه نقشه شامل دو مرحله کلي است:
   1-عمليات زميني
   2-کارهاي دفتري
   عمليات زميني شامل مراحل زير است:
   1-شناسايي مقدماتي منطقه عمليات
   2-انجام اندازه گيريهاي لازم براي تعيين طولها – زوايا و غيره
   3-ثبت اندازه گيريها در دفاتر و فرم هاي مخصوص
   کارهاي دفتري شامل مراحل زير است:
   1-محاسبات مقدماتي براي آنکه بتوان اندازه گيري هاي انجام شده روي نقشه برده شوند.
   2-بردن اندازه ها روي نقشه (ترسيم)
   3-پاکنويس نمودن و کنترل نقشه
   4-انجام محاسبات سطح – حجم و غيره در صورت لزوم (مثل محاسبات سطح زمين يا حجم عمليات خاکبرداري و خاکريزي)

کليات به جزئيات
   نقشه برداري طبق اصل " از کليات به جزئيات " انجام مي شود بدين معني که در نقشه برداري هاي نسبتاً وسيع مانند تهيه نقشه از يک شهر بزرگ يا از يک منطقه وسيع اولين کاري که انجام مي شود برقراري يک شبکه نقاط کنترل است بطوري که موقعيت اين نقاط نسبت به هم با روشهاي دقيق نقشه برداري تعيين مي شوند اين نقاط را که در اصطلاح نقشه برداري نقاط کانوا (Caneva) يا نقاط مبنا مي ناميم در زمين بوسيله علائم دائمي مخصوص ثابت مي گردند و سپس با استفاده از اين نقاط مبنا نسبت به برداشت ساير عوارض استفاده مي شود که شهر يا شهرک را در بر گيرد و سپس بين اين نقاط با روشهاي سهل تري نقاط کنترل ثانوي يا درجه 2 انتخاب مي گردد.

درشکل بالا نقاط ? شبکه اصلي و نقاط ? شبکه درجه 2 مي باشند