موضوع مقاله: اتحادیه بین‌المللی جغرافیایی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اتحادیه بین‌المللی جغرافیایی | مقدمه: بخش بزرگی از این فرآیندها اغلب در یک پایگاه داده فضایی رخ می‌دهد؛ با این حال، این امر برای تعریف GIS ضروری نیست. | ## بخش 1: اتحادیه بین‌المللی جغرافیایی | در معنای گسترده‌تر، می‌توان چنین سیستمی را شامل کاربران انسانی و کارکنان پشتیبانی، رویه‌ها و جریان‌های کاری، پیکره دانش مفاهیم و روش‌های مرتبط، و سازمان‌های نهادی نیز دانست. عبارت جمع غیرقابل شمارش سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی که به اختصار GIS نیز نامیده می‌شود، رایج‌ترین اصطلاح برای صنعت و حرفه‌ای است که با این سامانه‌ها سروکار دارد. رشته دانشگاهی که این سامانه‌ها و اصول جغرافیایی زیربنایی آن‌ها را مطالعه می‌کند، ممکن است به اختصار GIS نیز نامیده شود، اما اصطلاح بدون ابهام GIScience رایج‌تر است. سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی در فناوری‌ها، فرآیندها، تکنیک‌ها و روش‌های متعددی استفاده می‌شوند. این سامانه‌ها به عملیات‌های مختلف و کاربردهای فراوانی مرتبط هستند که شامل: مهندسی، برنامه‌ریزی، مدیریت، حمل‌ونقل/لجستیک، بیمه، ارتباطات از راه دور، و کسب‌وکار، و همچنین علوم طبیعی مانند جنگل‌داری، بوم‌شناسی و علوم زمین می‌شود. به همین دلیل، GIS و کاربردهای هوش مکانی پایه و اساس خدمات مکان‌محور هستند که به تحلیل و نمایش بصری جغرافیایی متکی‌اند. GIS قابلیت مرتبط ساختن اطلاعاتی که پیش از این نامرتبط بودند را از طریق استفاده از مکان به عنوان «متغیر کلیدی شاخص» فراهم می‌کند. مکان‌ها و گستره‌هایی که در فضازمان زمین یافت می‌شوند، می‌توانند از طریق تاریخ و زمان وقوع، به همراه مختصات x، y و z ثبت شوند؛ که به ترتیب نشان‌دهنده طول جغرافیایی (x)، عرض جغرافیایی (y) و ارتفاع (z) هستند. تمام ارجاعات مکانی-زمانی، مکانی و گستره‌ای مبتنی بر زمین باید بتوانند با یکدیگر و در نهایت با یک مکان یا گستره فیزیکی «واقعی» مرتبط شوند. گیلبرت (۱۹۵۸) از نقشه ۱۸۵۵ جان اسنو از شیوع وبا در سوهو که خوشه‌های موارد وبا را در اپیدمی ۱۸۵۴ لندن نشان می‌دهداگرچه GIS دیجیتال به اواسط دهه ۱۹۶۰ بازمی‌گردد، زمانی که راجر تاملینسون برای اولین بار عبارت «سامانه اطلاعات جغرافیایی» را ابداع کرد، بسیاری از مفاهیم و روش‌های جغرافیایی که GIS آن‌ها را خودکارسازی می‌کند، به دهه‌ها قبل برمی‌گردند. یکی از اولین موارد شناخته‌شده‌ای که در آن از تحلیل فضایی استفاده شد، از حوزه همه‌گیرشناسی در گزارش (۱۸۳۲) آمده است. نقشه‌نگار و جغرافی‌دان فرانسوی شارل پیکه نقشه‌ای را ایجاد کرد که چهل و هشت ناحیه در پاریس را با استفاده از گرادیان‌های رنگی هافتون مشخص می‌کرد تا نمایشی بصری از تعداد مرگ‌های گزارش‌شده بر اثر وبا به ازای هر ۱٬۰۰۰ نفر ساکن ارائه دهد. در سال ۱۸۵۴، جان اسنو، یک همه‌گیرشناس و پزشک، توانست منشأ شیوع وبا در لندن را از طریق تحلیل فضایی تعیین کند. پس از مشخص شدن این نقاط، او توانست منبع آب درون خوشه‌ای را که مسئول شیوع بیماری بود، شناسایی کند. این یکی از اولین استفاده‌های موفق از یک روش جغرافیایی در تعیین منشأ یک شیوع بیماری در همه‌گیرشناسی بود. در حالی که عناصر اساسی مکان‌نگاری و موضوع قبلاً در نقشه‌نگاری وجود داشت، نقشه اسنو به دلیل استفاده از روش‌های نقشه‌نگاری، نه تنها برای به تصویر کشیدن، بلکه برای تحلیل خوشه‌های پدیده‌های وابسته به جغرافیا، منحصر به فرد بود. اوایل قرن بیستم شاهد توسعه فتوزینکوگرافی بود که به نقشه‌ها اجازه می‌داد به لایه‌هایی تقسیم شوند، برای مثال یک لایه برای پوشش گیاهی و دیگری برای آب. این روش به ویژه برای چاپ خطوط تراز استفاده می‌شد – ترسیم این خطوط کاری طاقت‌فرسا بود اما قرار دادن آن‌ها در یک لایه جداگانه به این معنی بود که می‌توان بدون اینکه لایه‌های دیگر باعث سردرگمی نقشه‌کش شوند، روی آن‌ها کار کرد. این کار در ابتدا روی صفحات شیشه‌ای انجام می‌شد، اما بعداً فیلم پلاستیکی معرفی شد که از مزایای آن می‌توان به سبک‌تر بودن، استفاده از فضای ذخیره‌سازی کمتر و شکنندگی کمتر اشاره کرد. پس از اتمام تمام لایه‌ها، آن‌ها با استفاده از یک دوربین بزرگ پردازش به یک تصویر واحد ترکیب می‌شدند. با ظهور چاپ رنگی، ایده لایه‌ها برای ایجاد صفحات چاپ جداگانه برای هر رنگ نیز استفاده شد. در حالی که استفاده از لایه‌ها بسیار بعدتر به یکی از ویژگی‌های معمول یک GIS معاصر تبدیل شد، فرآیند عکاسی که توصیف شد، به خودی خود یک GIS محسوب نمی‌شود – زیرا نقشه‌ها فقط تصاویری بدون پایگاه داده برای پیوند دادن به آن‌ها بودند. دو پیشرفت دیگر در روزهای اولیه GIS قابل توجه است: انتشار کتاب طراحی با طبیعت اثر یان مک‌هارگ و روش روی‌هم‌گذاری نقشه‌های آن و معرفی یک شبکه خیابانی در سیستم DIME (رمزگذاری نقشه مستقل دوگانه) اداره سرشماری ایالات متحده. اولین مقاله‌ای که استفاده از رایانه برای تسهیل نقشه‌نگاری را تشریح می‌کرد، توسط والدو توبلر در سال ۱۹۵۹ نوشته شد. توسعه بیشتر سخت‌افزار رایانه که با تحقیقات سلاح هسته‌ای شتاب گرفت، منجر به کاربردهای عمومی‌تر «نقشه‌برداری» رایانه‌ای در اوایل دهه ۱۹۶۰ شد. در سال ۱۹۶۳، اولین GIS عملیاتی واقعی جهان در اتاوا، انتاریو، کانادا، توسط دپارتمان فدرال جنگل‌داری و توسعه روستایی توسعه یافت. این سیستم که توسط راجر تاملینسون توسعه داده شد، سامانه اطلاعات جغرافیایی کانادا (CGIS) نام داشت و برای ذخیره، تحلیل و دستکاری داده‌های جمع‌آوری‌شده برای فهرست اراضی کانادا استفاده می‌شد، تلاشی برای تعیین قابلیت اراضی روستایی کانادا از طریق نقشه‌برداری اطلاعات مربوط به خاک، کشاورزی، تفریح، حیات وحش، پرندگان آبزی، جنگل‌داری و کاربری اراضی در مقیاس ۱:۵۰٬۰۰۰. CGIS یک پیشرفت نسبت به برنامه‌های «نقشه‌برداری رایانه‌ای» بود زیرا قابلیت‌هایی برای ذخیره داده، روی‌هم‌گذاری، اندازه‌گیری و رقومی‌سازی/اسکن فراهم می‌کرد. این سیستم از یک سیستم مختصات ملی که کل قاره را پوشش می‌داد، پشتیبانی می‌کرد، خطوط را به عنوان قوس‌هایی با توپولوژی واقعی تعبیه‌شده کدگذاری می‌کرد و اطلاعات توصیفی و مکانی را در فایل‌های جداگانه ذخیره می‌کرد. در نتیجه، تاملینسون به عنوان «پدر GIS» شناخته می‌شود، به ویژه به دلیل استفاده او از روی‌هم‌گذاری‌ها در ترویج تحلیل فضایی داده‌های جغرافیایی همگرا. فیشر آزمایشگاه گرافیک رایانه‌ای و تحلیل فضایی را در مدرسه عالی طراحی هاروارد (LCGSA 1965-1991) تأسیس کرد، جایی که تعدادی از مفاهیم نظری مهم در پردازش داده‌های فضایی توسعه یافت و تا دهه ۱۹۷۰ کدهای نرم‌افزاری و سیستم‌های تأثیرگذاری مانند SYMAP، GRID و ODYSSEY را به دانشگاه‌ها، مراکز تحقیقاتی و شرکت‌ها در سراسر جهان توزیع کرد. این برنامه‌ها اولین نمونه‌های نرم‌افزار GIS عمومی بودند که برای یک نصب خاص توسعه نیافته بودند و تأثیر زیادی بر نرم‌افزارهای تجاری آینده مانند Esri ARC/INFO که در سال ۱۹۸۳ منتشر شد، داشتند. او به دانشگاه ادینبرو بازگشت و این نرم‌افزار از سال ۱۹۷۳ به صورت تجاری فروخته شد. این را می‌توان اولین GIS مورد استفاده جهانی دانست که برخی از ویژگی‌های کلیدی سیستم ادیسه هاروارد را نزدیک به پنج سال و ARC/INFO را یک دهه پیش‌بینی کرده بود. در سال ۱۹۸۶، سیستم نمایش و تحلیل نقشه‌برداری (MIDAS)، اولین محصول GIS رومیزی، برای سیستم عامل داس منتشر شد. این نام در سال ۱۹۹۰ به MapInfo برای ویندوز تغییر یافت، زمانی که به پلتفرم مایکروسافت ویندوز منتقل شد. تا پایان قرن بیستم، رشد سریع سیستم‌های مختلف در پلتفرم‌های نسبتاً کمی تثبیت و استاندارد شده بود و کاربران شروع به کاوش در مشاهده داده‌های GIS از طریق اینترنت کردند که نیازمند استانداردهای قالب و انتقال داده بود. اخیراً، تعداد فزاینده‌ای از بسته‌های GIS رایگان و منبع باز بر روی طیف وسیعی از سیستم‌عامل‌ها اجرا می‌شوند و می‌توانند برای انجام وظایف خاص سفارشی شوند. روند اصلی قرن بیست و یکم، ادغام قابلیت‌های GIS با سایر زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و اینترنت، مانند پایگاه داده رابطه‌ای، رایانش ابری، نرم‌افزار به عنوان سرویس (SAAS) و رایانش سیار بوده است.Fu, P., and J. نرم‌افزار GIS باید بین یک سامانه اطلاعات جغرافیایی واحد که یک نصب منفرد از نرم‌افزار و داده برای یک کاربرد خاص به همراه سخت‌افزار، کارکنان و مؤسسات مرتبط است (به عنوان مثال، GIS برای یک شهرداری خاص) و نرم‌افزار GIS که یک برنامه کاربردی عمومی است و برای استفاده در بسیاری از سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی منفرد در حوزه‌های کاربردی مختلف در نظر گرفته شده است، تمایز قائل شد. از اواخر دهه ۱۹۷۰، بسته‌های نرم‌افزاری بسیاری به طور خاص برای کاربردهای GIS ایجاد شده‌اند. آرک‌جی‌آی‌اس شرکت Esri که شامل آرک‌جی‌آی‌اس پرو و نرم‌افزار قدیمی آرک‌مپ است، در حال حاضر بر بازار GIS تسلط دارد. این‌ها و دیگر برنامه‌های GIS رومیزی شامل مجموعه کاملی از قابلیت‌ها برای ورود، مدیریت، تحلیل و نمایش بصری داده‌های جغرافیایی هستند و برای استفاده به صورت مستقل طراحی شده‌اند. با ظهور اینترنت در اواخر دهه ۱۹۹۰ و پیشرفت فناوری شبکه رایانه‌ای، زیرساخت و داده‌های GIS شروع به انتقال به سرورها کردند و مکانیسم دیگری برای ارائه قابلیت‌های GIS فراهم نمودند. این امر توسط نرم‌افزارهای مستقلی که بر روی یک سرور نصب می‌شدند، مشابه سایر نرم‌افزارهای سرور مانند سرور وب و سامانه مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای، تسهیل شد و به کلاینت‌ها امکان دسترسی به داده‌ها و ابزارهای پردازش GIS را بدون نیاز به نصب نرم‌افزار تخصصی رومیزی می‌داد. استفاده از اینترنت برای تسهیل GIS توزیع‌شده به عنوان اینترنت جی‌آی‌اس شناخته می‌شود. یک رویکرد جایگزین، ادغام برخی یا همه این قابلیت‌ها در سایر نرم‌افزارها یا معماری‌های فناوری اطلاعات است. یک نمونه، یک افزونه فضایی برای نرم‌افزار پایگاه داده شیء-رابطه‌ای است که یک نوع داده هندسی تعریف می‌کند تا داده‌های فضایی بتوانند در جداول رابطه‌ای ذخیره شوند و افزونه‌هایی برای اس‌کیوال برای عملیات تحلیل فضایی مانند روی‌هم‌گذاری وجود دارد. نمونه دیگر، گسترش کتابخانه‌های جغرافیایی-فضایی و واسط‌های برنامه‌نویسی کاربردی (مانند GDAL، Leaflet، D3.js) است که زبان‌های برنامه‌نویسی را گسترش می‌دهند تا امکان ادغام داده‌ها و پردازش GIS در نرم‌افزارهای سفارشی، از جمله سایت‌های نقشه‌برداری وب و خدمات مکان‌مبنا در گوشی‌های هوشمند را فراهم کنند. مدیریت داده‌های مکانی هسته هر GIS یک پایگاه داده است که شامل نمایش‌هایی از پدیده‌های جغرافیایی است و هندسه (مکان و شکل) و ویژگی‌ها یا صفات آن‌ها را مدل‌سازی می‌کند. یک پایگاه داده GIS ممکن است در اشکال مختلفی ذخیره شود، مانند مجموعه‌ای از فایل‌های داده جداگانه یا یک پایگاه داده رابطه‌ای مکانی منفرد. جنبه‌های داده‌های جغرافیایی GIS از مکان فضایی-زمانی (فضا-زمان) به عنوان متغیر کلیدی شاخص برای تمام اطلاعات دیگر استفاده می‌کند. همان‌طور که یک پایگاه داده رابطه‌ای حاوی متن یا اعداد می‌تواند جداول مختلفی را با استفاده از متغیرهای کلیدی شاخص مشترک به هم مرتبط کند، GIS نیز می‌تواند اطلاعات نامرتبط را با استفاده از مکان به عنوان متغیر کلیدی شاخص به هم پیوند دهد. هر متغیری که بتوان آن را به صورت مکانی و به طور فزاینده‌ای به صورت زمانی مکان‌یابی کرد، می‌تواند با استفاده از GIS ارجاع داده شود. مکان‌ها یا گستره‌ها در فضا-زمان زمین ممکن است به عنوان تاریخ/زمان وقوع و مختصات x، y و z که به ترتیب نشان‌دهنده طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع هستند، ثبت شوند. این مختصات GIS ممکن است نمایانگر سایر سیستم‌های کمی‌سازی شده مرجع زمانی-مکانی باشند (برای مثال، شماره فریم فیلم، ایستگاه سنجش جریان، کیلومترشمار بزرگراه، نقطه مبنای نقشه‌برداری، آدرس ساختمان، تقاطع خیابان، دروازه ورودی، عمق‌سنجی آب، POS یا مبدأ/واحدهای ترسیم CAD). واحدهای اعمال شده بر روی داده‌های زمانی-مکانی ثبت‌شده می‌توانند بسیار متفاوت باشند (حتی هنگام استفاده از دقیقاً همان داده‌ها، به سامانه تصویر نقشه مراجعه کنید)، اما همه ارجاعات مکانی-زمانی و گستره‌ای مبتنی بر زمین باید، در حالت ایده‌آل، با یکدیگر و در نهایت با یک مکان یا گستره فیزیکی «واقعی» در فضا-زمان قابل ارتباط باشند. با ارتباط از طریق اطلاعات مکانی دقیق، می‌توان طیف گسترده و باورنکردنی از داده‌های واقعی و پیش‌بینی‌شده گذشته یا آینده را تحلیل، تفسیر و نمایش داد. این ویژگی کلیدی GIS راه‌های جدیدی از تحقیقات علمی را در مورد رفتارها و الگوهای اطلاعات دنیای واقعی که قبلاً به طور سیستماتیک همبسته نشده بودند، گشوده است. مدل‌سازی داده‌ها داده‌های GIS پدیده‌هایی را نشان می‌دهند که در دنیای واقعی وجود دارند، مانند جاده‌ها، کاربری اراضی، ارتفاع، درختان، آبراه‌ها و ایالت‌ها. رایج‌ترین انواع پدیده‌هایی که در داده‌ها نمایش داده می‌شوند را می‌توان به دو مفهوم‌سازی تقسیم کرد: عوارض گسسته (مانند یک خانه، یک جاده) و میدان‌های پیوسته (مانند مقدار بارندگی یا تراکم جمعیت). انواع دیگر پدیده‌های جغرافیایی، مانند رویدادها (مثلاً مکان نبردهای جنگ جهانی دوم)، فرآیندها (مثلاً گستره شهرک‌سازی حومه) و توده‌ها (مثلاً انواع خاک در یک منطقه) کمتر به صورت مستقیم یا غیرمستقیم نمایش داده می‌شوند، یا در رویه‌های تحلیلی به جای داده‌ها مدل‌سازی می‌شوند. به طور سنتی، دو روش کلی برای ذخیره داده‌ها در GIS برای هر دو نوع انتزاع ارجاع نقشه‌برداری وجود دارد: تصاویر رستری و برداری. نقاط، خطوط و چندضلعی‌ها داده‌های برداری از ارجاعات ویژگی مکانی نقشه‌برداری شده را نشان می‌دهند. یک روش ترکیبی جدید برای ذخیره داده‌ها، شناسایی ابرهای نقطه‌ای است که نقاط سه‌بعدی را با اطلاعات RGB در هر نقطه ترکیب کرده و یک تصویر رنگی سه‌بعدی را برمی‌گرداند. سپس نقشه‌های موضوعی GIS به طور فزاینده‌ای از نظر بصری توصیفی واقع‌گرایانه‌تر از آنچه که قصد نمایش یا تعیین آن را دارند، می‌شوند. روند فعلی برای سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) این است که نقشه‌برداری دقیق و تحلیل داده‌ها در حین کار میدانی تکمیل شود. سخت‌افزار نشان داده شده (فناوری field-map) عمدتاً برای آماربرداری جنگل، نظارت و نقشه‌برداری استفاده می‌شود. برداشت داده‌های اولیه داده‌های نقشه‌برداری می‌توانند مستقیماً از سیستم‌های جمع‌آوری داده دیجیتال روی ابزارهای نقشه‌برداری با استفاده از تکنیکی به نام هندسه مختصاتی (COGO) وارد GIS شوند. موقعیت‌ها از یک سیستم جهانی ناوبری ماهواره‌ای (GNSS) مانند سامانه موقعیت‌یاب جهانی نیز می‌توانند جمع‌آوری و سپس به GIS وارد شوند. یک روند فعلی از سپتامبر ۲۰۲۴ در جمع‌آوری داده‌ها به کاربران این امکان را می‌دهد که از کامپیوترهای میدانی با قابلیت ویرایش داده‌های زنده با استفاده از اتصالات بی‌سیم یا جلسات ویرایش آفلاین استفاده کنند. روند فعلی استفاده از برنامه‌های کاربردی موجود در گوشی‌های هوشمند و PDA ها در قالب GIS سیار است. این امر با در دسترس بودن واحدهای GPS ارزان قیمت با دقت دسیمتر در زمان واقعی تقویت شده است. این کار نیاز به پس‌پردازش، وارد کردن و به‌روزرسانی داده‌ها در دفتر پس از جمع‌آوری در میدان را از بین می‌برد. این شامل توانایی گنجاندن موقعیت‌های جمع‌آوری شده با استفاده از یک فاصله‌یاب لیزری است. فناوری‌های جدید همچنین به کاربران اجازه می‌دهند تا نقشه‌ها و تحلیل‌ها را مستقیماً در میدان ایجاد کنند، که پروژه‌ها را کارآمدتر و نقشه‌برداری را دقیق‌تر می‌کند. داده‌های سنجش از دور نیز نقش مهمی در جمع‌آوری داده‌ها ایفا می‌کنند و شامل حسگرهایی هستند که به یک پلتفرم متصل شده‌اند. حسگرها شامل دوربین‌ها، اسکنرهای دیجیتال و لیدار هستند، در حالی که پلتفرم‌ها معمولاً شامل هواپیماها و ماهوارهها می‌شوند. در اواسط دهه ۱۹۹۰ در انگلستان، بالن‌های هیبریدی بادبادک/بالن به نام هلیکایت برای اولین بار استفاده از دوربین‌های دیجیتال هوابرد فشرده را به عنوان سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی هوابرد پیشگام کردند. نرم‌افزار اندازه‌گیری هوایی، با دقت ۰٫۴ میلی‌متر، برای پیوند دادن عکس‌ها و اندازه‌گیری زمین استفاده شد. هلیکایت‌ها را می‌توان بر فراز جاده‌ها، راه‌آهن‌ها و شهرهایی که استفاده از پهپادها ممنوع است، به کار برد. اخیراً، جمع‌آوری داده‌های هوایی با پهپاد مینیاتوریها و پهپادها در دسترس‌تر شده است. ایستگاه‌های کاری نرم‌افزاری (Soft-copy) برای رقومی‌سازی عوارض به طور مستقیم از جفت‌های استریو عکس‌های دیجیتال استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها امکان برداشت داده‌ها را در دو و سه بعد فراهم می‌کنند، به طوری که ارتفاعات به طور مستقیم از یک جفت استریو با استفاده از اصول فتوگرامتری اندازه‌گیری می‌شوند. عکس‌های هوایی آنالوگ باید قبل از ورود به یک سیستم نرم‌افزاری اسکن شوند، در حالی که برای دوربین‌های دیجیتال با کیفیت بالا این مرحله حذف می‌شود. در اینجا ماهواره‌ها از بسته‌های حسگر مختلف برای اندازه‌گیری غیرفعال بازتاب از بخش‌هایی از طیف الکترومغناطیسی یا امواج رادیویی که از یک حسگر فعال مانند رادار ارسال شده‌اند، استفاده می‌کنند. سنجش از دور داده‌های رستری را جمع‌آوری می‌کند که می‌توان با استفاده از باندهای مختلف برای شناسایی اشیاء و کلاس‌های مورد علاقه، مانند پوشش اراضی، پردازش بیشتری روی آن‌ها انجام داد. برداشت داده‌های ثانویه رایج‌ترین روش ایجاد داده‌ها، رقومی‌سازی (digitizing) است، که در آن یک نقشه چاپی یا طرح نقشه‌برداری از طریق استفاده از یک برنامه CAD و قابلیت‌های زمین‌مرجع‌سازی به یک رسانه دیجیتال منتقل می‌شود. رقومی‌سازی روی میز یا رقومی‌سازی دستی، از یک قلم مغناطیسی ویژه یا استایلوس استفاده می‌کند که اطلاعات را برای ایجاد یک نقشه دیجیتال یکسان به کامپیوتر می‌دهد. برخی از میزها از ابزاری شبیه به ماوس به نام پاک (puck) به جای استایلوس استفاده می‌کنند. پاک دارای یک پنجره کوچک با خطوط متقاطع است که امکان دقت بیشتر و مشخص کردن دقیق عوارض نقشه را فراهم می‌کند. اگرچه رقومی‌سازی روی صفحه بیشتر استفاده می‌شود، رقومی‌سازی روی میز هنوز برای رقومی‌سازی نقشه‌های با کیفیت پایین مفید است. داده‌های موجود چاپ شده بر روی کاغذ یا فیلم PET می‌توانند رقومی‌سازی یا اسکن شوند تا داده‌های دیجیتال تولید کنند. یک رقومی‌ساز داده‌های برداری را تولید می‌کند زیرا اپراتور نقاط، خطوط و مرزهای چندضلعی‌ها را از روی نقشه ردیابی می‌کند. اسکن کردن یک نقشه منجر به داده‌های رستری می‌شود که می‌توان برای تولید داده‌های برداری پردازش بیشتری روی آن انجام داد. هنگام برداشت داده‌ها، کاربر باید در نظر بگیرد که آیا داده‌ها باید با دقت نسبی یا دقت مطلق برداشت شوند، زیرا این امر نه تنها می‌تواند بر نحوه تفسیر اطلاعات تأثیر بگذارد، بلکه بر هزینه برداشت داده‌ها نیز تأثیر می‌گذارد. پس از ورود داده‌ها به GIS، داده‌ها معمولاً نیاز به ویرایش دارند تا خطاها حذف شوند یا پردازش بیشتری روی آن‌ها انجام شود. برای داده‌های برداری، باید قبل از استفاده برای برخی تحلیل‌های پیشرفته، "از نظر توپولوژیکی صحیح" شوند. برای نقشه‌های اسکن شده، لکه‌های روی نقشه منبع ممکن است نیاز به حذف از رستر حاصل داشته باشند. به عنوان مثال، یک ذره کثیفی ممکن است دو خط را که نباید به هم متصل باشند، به هم وصل کند. تصویرها، سیستم‌های مختصات و ثبت زمین را می‌توان با مدل‌های مختلفی نشان داد که هر کدام ممکن است مجموعه متفاوتی از مختصات (مانند عرض جغرافیایی، طول جغرافیایی، ارتفاع) را برای هر نقطه معین روی سطح زمین ارائه دهند. با انباشته شدن اندازه‌گیری‌های بیشتر از زمین، مدل‌های زمین پیچیده‌تر و دقیق‌تر شده‌اند. در واقع، مدل‌هایی به نام دیتوم وجود دارند که برای مناطق مختلف زمین به منظور ارائه دقت بیشتر اعمال می‌شوند، مانند دیتوم آمریکای شمالی ۱۹۸۳ برای اندازه‌گیری‌های ایالات متحده، و سیستم ژئودتیک جهانی برای اندازه‌گیری‌های سراسر جهان. عرض و طول جغرافیایی روی نقشه‌ای که بر اساس یک دیتوم محلی ساخته شده است، ممکن است با آنچه از یک گیرنده جی‌پی‌اس به دست می‌آید، یکسان نباشد. تبدیل مختصات از یک دیتوم به دیتوم دیگر نیازمند یک تبدیل دیتوم مانند تبدیل هلمرت است، اگرچه در شرایط خاص یک انتقال ساده ممکن است کافی باشد. در نرم‌افزارهای محبوب GIS، داده‌هایی که در عرض/طول جغرافیایی تصویر شده‌اند اغلب به عنوان یک سامانه مختصات جغرافیایی نمایش داده می‌شوند. کیفیت داده‌ها در حالی که هیچ مدل دیجیتالی نمی‌تواند نمایش کاملی از دنیای واقعی باشد، مهم است که داده‌های GIS از کیفیت بالایی برخوردار باشند. مطابق با اصل هم‌ریختی، داده‌ها باید به اندازه‌ای به واقعیت نزدیک باشند که نتایج رویه‌های GIS به درستی با نتایج فرآیندهای دنیای واقعی مطابقت داشته باشد. این بدان معناست که هیچ استاندارد واحدی برای کیفیت داده وجود ندارد، زیرا درجه کیفیت لازم به مقیاس و هدف وظایفی که قرار است برای آن استفاده شود بستگی دارد. چندین عنصر از کیفیت داده برای داده‌های GIS مهم هستند: صحت (Accuracy) درجه شباهت بین یک اندازه‌گیری نمایش داده شده و مقدار واقعی؛ برعکس، خطا مقدار تفاوت بین آنهاست. در داده‌های GIS، نگرانی در مورد صحت در نمایش مکان (صحت مکانی)، ویژگی (صحت توصیفی) و زمان وجود دارد. | ## بخش 2: اتحادیه بین‌المللی جغرافیایی | به عنوان مثال، سرشماری ۲۰۲۰ ایالات متحده می‌گوید که جمعیت هیوستون در ۱ آوریل ۲۰۲۰ برابر با ۲٬۳۰۴٬۵۸۰ نفر بوده است؛ اگر در واقع ۲٬۳۱۰٬۶۷۴ نفر بوده باشد، این یک خطا و در نتیجه عدم صحت توصیفی خواهد بود. به عنوان مثال، اگر کسی بگوید که جمعیت هیوستون در ۱ آوریل ۲۰۲۰ "حدود ۲.۳ میلیون" نفر بوده است، این گزاره غیر دقیق، اما احتمالاً صحیح است زیرا مقدار درست (و بسیاری از مقادیر نادرست) را شامل می‌شود. تفکیک‌پذیری عبارتی است که معمولاً برای بیان دقت مکانی، به ویژه در مجموعه داده‌های رستری استفاده می‌شود. مقیاس ارتباط نزدیکی با دقت در نقشه‌ها دارد، زیرا سطح مطلوبی از دقت مکانی را دیکته می‌کند، اما در GIS مشکل‌ساز است، جایی که یک مجموعه داده می‌تواند در مقیاس‌های نمایشی مختلفی نشان داده شود (از جمله مقیاس‌هایی که برای کیفیت داده مناسب نیستند). یعنی، این یک درجه از شک کلی است، با توجه به اینکه دانستن دقیق میزان خطای موجود در یک مجموعه داده دشوار است، اگرچه نوعی تخمین ممکن است انجام شود (یک فاصله اطمینان چنین تخمینی از عدم قطعیت است). این گاهی اوقات به عنوان یک اصطلاح کلی برای همه یا بیشتر جنبه‌های کیفیت داده استفاده می‌شود. ابهام یا فازی بودن درجه‌ای که یک جنبه (مکان، ویژگی یا زمان) از یک پدیده ذاتاً غیر دقیق است، نه اینکه عدم دقت در یک مقدار اندازه‌گیری شده باشد. به عنوان مثال، گستره فضایی منطقه کلان‌شهری هیوستون مبهم است، زیرا مکان‌هایی در حومه شهر وجود دارند که کمتر از مکان‌های نزدیک‌تر به مرکز شهر متصل هستند (که با فعالیت‌هایی مانند رفت‌وآمد اندازه‌گیری می‌شود). ابزارهای ریاضی مانند نظریه مجموعه‌های فازی معمولاً برای مدیریت ابهام در داده‌های جغرافیایی استفاده می‌شوند. کامل بودن درجه‌ای که یک مجموعه داده تمام عوارض واقعی را که ادعا می‌کند شامل می‌شود، نشان می‌دهد. به عنوان مثال، اگر یک لایه از "جاده‌های هیوستون" فاقد برخی از خیابان‌های واقعی باشد، ناقص است. روزآمدی جدیدترین نقطه زمانی که یک مجموعه داده ادعا می‌کند نمایش دقیقی از واقعیت است. این یک نگرانی برای اکثر برنامه‌های کاربردی GIS است که سعی در نمایش جهان "در حال حاضر" دارند، که در این صورت داده‌های قدیمی‌تر کیفیت پایین‌تری دارند. سازگاری درجه‌ای که نمایش‌های پدیده‌های متعدد در یک مجموعه داده به درستی با یکدیگر مطابقت دارند. به عنوان مثال، اگر تمام خطوط در یک شبکه خیابانی به طور تصادفی ۱۰ متر به سمت شرق منتقل شوند، آنها نادرست اما همچنان سازگار خواهند بود، زیرا هنوز هم به درستی در هر تقاطع به هم متصل می‌شوند و ابزارهای تحلیل شبکه مانند کوتاه‌ترین مسیر همچنان نتایج درستی را ارائه می‌دهند. انتشار عدم قطعیت درجه‌ای که کیفیت نتایج روش‌های تحلیل فضایی و سایر ابزارهای پردازش از کیفیت داده‌های ورودی ناشی می‌شود. به عنوان مثال، درون‌یابی یک عملیات رایج است که به روش‌های مختلفی در GIS استفاده می‌شود؛ از آنجا که تخمین‌هایی از مقادیر بین اندازه‌گیری‌های شناخته شده تولید می‌کند، نتایج همیشه دقیق‌تر، اما کمتر قطعی خواهند بود (زیرا هر تخمین دارای مقدار نامعلومی از خطا است). نقشه‌برداران زمینی توانسته‌اند با استفاده از تجهیزات GPS پیشرفته سطح بالایی از دقت مکانی را ارائه دهند، اما مکان‌های GPS در گوشی‌های هوشمند معمولی بسیار کمتر دقیق هستند. مجموعه داده‌های رایج مانند زمین دیجیتال و تصاویر هوایی در سطوح کیفی بسیار متنوعی، به ویژه دقت مکانی، در دسترس هستند. نقشه‌های کاغذی که برای سال‌ها به عنوان منبع داده رقومی‌سازی شده‌اند، نیز می‌توانند کیفیت بسیار متغیری داشته باشند. تجهیزات الکترونیکی و سایر تجهیزات مورد استفاده برای انجام اندازه‌گیری‌ها برای GIS بسیار دقیق‌تر از ماشین‌های تحلیل نقشه معمولی هستند. همه داده‌های جغرافیایی ذاتاً نادرست هستند و این نادرستی‌ها از طریق عملیات GIS به روش‌هایی که پیش‌بینی آن‌ها دشوار است، منتشر خواهند شد. تبدیل رستر به بردار بازسازی داده‌ها می‌تواند توسط یک GIS برای تبدیل داده‌ها به فرمت‌های مختلف انجام شود. به عنوان مثال، یک GIS ممکن است برای تبدیل یک نقشه تصویر ماهواره‌ای به یک ساختار برداری با تولید خطوط در اطراف تمام سلول‌های با طبقه‌بندی یکسان، و در عین حال تعیین روابط فضایی سلول‌ها مانند همجواری یا شمول، استفاده شود. پردازش داده‌های پیشرفته‌تر می‌تواند با پردازش تصویر، تکنیکی که در اواخر دهه ۱۹۶۰ توسط ناسا و بخش خصوصی برای ارائه بهبود کنتراست، رندر رنگ کاذب و انواع تکنیک‌های دیگر از جمله استفاده از تبدیل فوریه دو بعدی توسعه یافت، رخ دهد. از آنجایی که داده‌های دیجیتال به روش‌های مختلفی جمع‌آوری و ذخیره می‌شوند، دو منبع داده ممکن است کاملاً سازگار نباشند. بنابراین یک GIS باید قادر به تبدیل داده‌های جغرافیایی از یک ساختار به ساختار دیگر باشد. در انجام این کار، مفروضات ضمنی پشت هستی‌شناسی‌ها و طبقه‌بندی‌های مختلف نیاز به تحلیل دارند. هستی‌شناسی‌های شیء به دلیل برنامه‌نویسی شیءگرا و کار مستمر بری اسمیت و همکارانش، اهمیت فزاینده‌ای یافته‌اند. ETL مکانی ابزارهای ETL مکانی عملکرد پردازش داده نرم‌افزارهای سنتی استخراج، تبدیل و بارگذاری (ETL) را فراهم می‌کنند، اما با تمرکز اصلی بر توانایی مدیریت داده‌های مکانی. آنها به کاربران GIS امکان ترجمه داده‌ها بین استانداردهای مختلف و فرمت‌های اختصاصی را می‌دهند، در حالی که داده‌ها را به صورت هندسی در حین انتقال تبدیل می‌کنند. این ابزارها می‌توانند به صورت افزونه‌هایی برای نرم‌افزارهای موجود با کاربرد گسترده‌تر مانند صفحه‌گسترده ارائه شوند. تحلیل فضایی تحلیل فضایی GIS یک حوزه به سرعت در حال تغییر است و بسته‌های GIS به طور فزاینده‌ای شامل ابزارهای تحلیلی به عنوان امکانات داخلی استاندارد، به عنوان مجموعه ابزارهای اختیاری، به عنوان افزونه یا 'تحلیل‌گر' می‌شوند. در بسیاری از موارد این‌ها توسط تأمین‌کنندگان نرم‌افزار اصلی (فروشندگان تجاری یا تیم‌های توسعه غیرتجاری مشارکتی) ارائه می‌شوند، در حالی که در موارد دیگر امکانات توسط اشخاص ثالث توسعه یافته و ارائه می‌شوند. علاوه بر این، بسیاری از محصولات کیت‌های توسعه نرم‌افزار (SDK)، زبان‌های برنامه‌نویسی و پشتیبانی زبان، امکانات اسکریپت‌نویسی و/یا رابط‌های ویژه برای توسعه ابزارهای تحلیلی یا انواع خاص خود را ارائه می‌دهند. دسترسی افزایش یافته بعد جدیدی را برای هوش تجاری به نام "هوش مکانی" ایجاد کرده است که وقتی به صورت باز از طریق اینترانت ارائه می‌شود، دسترسی به داده‌های جغرافیایی و شبکه اجتماعی را دموکراتیزه می‌کند. اطلاعات مکانی-جغرافیایی، مبتنی بر تحلیل فضایی GIS، نیز به یک عنصر کلیدی برای امنیت تبدیل شده است. GIS به طور کلی می‌تواند به عنوان تبدیل به یک نمایش برداری یا هر فرآیند رقومی‌سازی دیگری توصیف شود. پردازش جغرافیایی یک عملیات GIS است که برای دستکاری داده‌های مکانی استفاده می‌شود. یک عملیات پردازش جغرافیایی معمولی یک مجموعه‌داده ورودی را می‌گیرد، عملیاتی را روی آن مجموعه داده انجام می‌دهد و نتیجه عملیات را به عنوان یک مجموعه داده خروجی برمی‌گرداند. عملیات پردازش جغرافیایی رایج شامل روی‌هم‌گذاری عوارض جغرافیایی، انتخاب و تحلیل عوارض، پردازش توپولوژی، پردازش رستر و تبدیل داده‌ها است. پردازش جغرافیایی امکان تعریف، مدیریت و تحلیل اطلاعات مورد استفاده برای تصمیم‌گیری را فراهم می‌کند.Wade, T. بنابراین، داده‌های زمین اغلب یک مجموعه داده اصلی در GIS هستند، معمولاً به شکل یک مدل رقومی ارتفاع (DEM) رستری یا یک شبکه نامنظم مثلثی (TIN). انواع ابزارها در اکثر نرم‌افزارهای GIS برای تحلیل زمین در دسترس هستند، که اغلب با ایجاد مجموعه داده‌های مشتق شده که جنبه خاصی از سطح را نشان می‌دهند، انجام می‌شود. برخی از رایج‌ترین آنها عبارتند از: شیب یا گرادیان تندی یا گرادیان یک واحد از زمین است که معمولاً به صورت زاویه بر حسب درجه یا به صورت درصد اندازه‌گیری می‌شود. مدل هیدرولوژیکی می‌تواند یک عنصر فضایی را که مدل‌های هیدرولوژیکی دیگر فاقد آن هستند، با تحلیل متغیرهایی مانند شیب، جهت و حوضه آبریز یا منطقه آبریز فراهم کند. تحلیل زمین برای آب‌شناسی اساسی است، زیرا آب همیشه از یک شیب به پایین جریان می‌یابد. از آنجا که تحلیل پایه زمین از یک مدل رقومی ارتفاع (DEM) شامل محاسبه شیب و جهت است، DEM‌ها برای تحلیل هیدرولوژیکی بسیار مفید هستند. سپس شیب و جهت می‌توانند برای تعیین جهت رواناب سطحی و در نتیجه تجمع جریان برای تشکیل نهرها، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها استفاده شوند. پس از ایجاد یک ماتریس جهت جریان و تجمع، می‌توان پرس‌وجوهایی را انجام داد که مناطق مشارکت‌کننده یا پراکنده‌کننده را در یک نقطه معین نشان می‌دهند. جزئیات بیشتری را می‌توان به مدل اضافه کرد، مانند ناهمواری زمین، انواع پوشش گیاهی و انواع خاک، که می‌توانند بر نرخ‌های نفوذ و تبخیر و تعرق تأثیر بگذارند و در نتیجه بر جریان سطحی تأثیر بگذارند. سایر کاربردهای مدل‌سازی هیدرولوژیکی شامل نقشه‌برداری آب‌های زیرزمینی و سطحی و همچنین نقشه‌های خطر سیل است. تحلیل دید تأثیری را که زمین بر دید بین مکان‌ها دارد، پیش‌بینی می‌کند که به ویژه برای ارتباطات بی‌سیم مهم است. سایه‌روشن تصویری از سطح است به گونه‌ای که گویی یک مدل سه‌بعدی است که از یک جهت معین روشن شده است و در نقشه‌ها بسیار رایج است. بیشتر اینها با استفاده از الگوریتم‌هایی تولید می‌شوند که ساده‌سازی‌های گسسته‌ی حساب برداری هستند. شیب، جهت و انحنای سطح در تحلیل زمین همگی از عملیات همسایگی با استفاده از مقادیر ارتفاعی سلول‌های مجاور یک سلول مشتق می‌شوند. هر یک از این موارد به شدت تحت تأثیر سطح جزئیات در داده‌های زمین، مانند تفکیک‌پذیری یک DEM، قرار دارند که باید با دقت انتخاب شود. تحلیل مجاورت فاصله بخش کلیدی در حل بسیاری از وظایف جغرافیایی است، که معمولاً به دلیل اصطکاک فاصله است. بنابراین، طیف گسترده‌ای از ابزارهای تحلیلی، فاصله را به نوعی تحلیل می‌کنند، مانند حریم‌ها (بافرها)، چندضلعی‌های ورونوی یا تیسن، تحلیل هزینه-فاصله، و تحلیل شبکه. تحلیل داده‌ها مرتبط کردن نقشه‌های تالابها با مقادیر بارندگی ثبت شده در نقاط مختلف مانند فرودگاه‌ها، ایستگاه‌های تلویزیونی و مدارس دشوار است. با این حال، یک GIS می‌تواند برای به تصویر کشیدن ویژگی‌های دو و سه بعدی سطح، زیرسطح و جو زمین از نقاط اطلاعاتی استفاده شود. به عنوان مثال، یک GIS می‌تواند به سرعت نقشه‌ای با خطوط هم‌مقدار یا منحنی‌های تراز ایجاد کند که مقادیر متفاوت بارندگی را نشان می‌دهد. بسیاری از روش‌های پیچیده می‌توانند ویژگی‌های سطوح را از تعداد محدودی اندازه‌گیری نقطه‌ای تخمین بزنند. یک نقشه منحنی تراز دو بعدی که از مدل‌سازی سطح اندازه‌گیری‌های نقطه‌ای بارندگی ایجاد شده است، می‌تواند با هر نقشه دیگری در یک GIS که همان منطقه را پوشش می‌دهد، روی هم قرار گرفته و تحلیل شود. این نقشه مشتق شده از GIS می‌تواند اطلاعات اضافی را فراهم کند - مانند قابلیت بهره‌برداری از پتانسیل انرژی آبی به عنوان یک انرژی تجدیدپذیر منبع. دسترسی آزاد علاوه بر این، از یک سری نقاط سه بعدی یا مدل رقومی ارتفاع، می‌توان خطوط هم‌مقدار نمایانگر منحنی‌های تراز ارتفاعی را به همراه تحلیل شیب، سایه‌روشن و سایر محصولات ارتفاعی تولید کرد. حوضه‌های آبریز را می‌توان به راحتی برای هر گستره معین تعریف کرد، با محاسبه تمام مناطق پیوسته و سربالایی از هر نقطه مورد نظر. به طور مشابه، تالوگ مورد انتظار که آب سطحی در نهرهای متناوب و دائمی تمایل به حرکت در آن دارد را می‌توان از داده‌های ارتفاعی در GIS محاسبه کرد. مدل‌سازی توپولوژیک یک GIS می‌تواند روابط فضایی موجود در داده‌های مکانی ذخیره شده به صورت دیجیتال را شناسایی و تحلیل کند. روابط توپولوژیکی بین موجودیت‌های هندسی به طور سنتی شامل همجواری (چه چیزی به چه چیزی می‌چسبد)، دربرگیری (چه چیزی چه چیزی را در بر می‌گیرد) و مجاورت (چیزی چقدر به چیز دیگری نزدیک است) می‌شود. شبکه‌های هندسی شبکه هندسی شبکه‌های خطی از اشیائی هستند که می‌توانند برای نمایش عوارض به هم پیوسته و انجام تحلیل‌های فضایی ویژه بر روی آنها استفاده شوند. یک شبکه هندسی از یال‌ها تشکیل شده است که در نقاط اتصال به هم متصل شده‌اند، مشابه گراف‌ها در ریاضیات و علوم کامپیوتر. درست مانند گراف‌ها، شبکه‌ها می‌توانند وزن و جریان به یال‌های خود اختصاص دهند که می‌تواند برای نمایش دقیق‌تر ویژگی‌های مختلف به هم پیوسته استفاده شود. شبکه‌های هندسی اغلب برای مدل‌سازی شبکه‌های جاده‌ای و شبکه‌های تاسیسات عمومی مانند شبکه‌های برق، گاز و آب استفاده می‌شوند. مدل‌سازی شبکه همچنین به طور معمول در برنامه‌ریزی حمل و نقل، مدل‌سازی هیدرولوژی و مدل‌سازی زیرساخت‌ها به کار می‌رود. در این مثال، لایه پوشش جنگلی (سبز روشن) لایه زیرین را تشکیل می‌دهد و لایه توپوگرافی (خطوط تراز) روی آن قرار دارد. لایه بعدی، لایه آب‌های ساکن (برکه، دریاچه) و سپس لایه آب‌های روان (نهر، رودخانه) و پس از آن لایه مرز و در نهایت لایه جاده در بالا قرار دارد. توجه داشته باشید که برکه‌ها زیر نهرها لایه‌بندی شده‌اند، به طوری که یک خط نهر را می‌توان روی یکی از برکه‌ها مشاهده کرد. دینا تاملین اصطلاح مدل‌سازی نقشه‌نگاری را در رساله دکتری خود (۱۹۸۳) ابداع کرد؛ او بعداً از آن در عنوان کتاب خود، سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی و مدل‌سازی نقشه‌نگاری (۱۹۹۰) استفاده کرد. مدل‌سازی نقشه‌نگاری به فرآیندی اطلاق می‌شود که در آن چندین لایه موضوعی از یک منطقه تولید، پردازش و تحلیل می‌شوند. تاملین از لایه‌های رستری استفاده کرد، اما روش روی‌هم‌گذاری (overlay) (به زیر مراجعه کنید) می‌تواند به طور کلی‌تری استفاده شود. عملیات بر روی لایه‌های نقشه را می‌توان در الگوریتم‌ها و در نهایت در مدل‌های شبیه‌سازی یا بهینه‌سازی ترکیب کرد. روی‌هم‌گذاری نقشه ترکیب چندین مجموعه داده فضایی (نقاط، خطوط یا چندضلعی‌ها) یک مجموعه داده برداری خروجی جدید ایجاد می‌کند که از نظر بصری شبیه به روی هم قرار دادن چندین نقشه از یک منطقه است. روی‌هم‌گذاری اجتماع، عوارض جغرافیایی و جداول توصیفی هر دو ورودی را در یک خروجی جدید ترکیب می‌کند. روی‌هم‌گذاری اشتراک منطقه‌ای را که هر دو ورودی روی هم قرار می‌گیرند تعریف می‌کند و مجموعه‌ای از فیلدهای توصیفی را برای هر کدام حفظ می‌کند. روی‌هم‌گذاری تفاضل متقارن یک منطقه خروجی را تعریف می‌کند که شامل کل مساحت هر دو ورودی به جز منطقه همپوشانی است. استخراج داده‌ها یک فرآیند GIS شبیه به روی‌هم‌گذاری برداری است، هرچند می‌توان از آن در تحلیل داده‌های برداری یا رستری استفاده کرد. به جای ترکیب ویژگی‌ها و عوارض هر دو مجموعه داده، استخراج داده‌ها شامل استفاده از یک "برش" یا "ماسک" برای استخراج عوارض یک مجموعه داده است که در محدوده فضایی مجموعه داده دیگر قرار می‌گیرند. در تحلیل داده‌های رستری، روی‌هم‌گذاری مجموعه داده‌ها از طریق فرآیندی به نام "عملیات محلی بر روی چندین رستر" یا "جبر نقشه" انجام می‌شود، از طریق تابعی که مقادیر ماتریس هر رستر را ترکیب می‌کند. این تابع ممکن است با استفاده از یک "مدل شاخص" که تأثیر عوامل مختلف بر یک پدیده جغرافیایی را منعکس می‌کند، وزن بیشتری به برخی ورودی‌ها بدهد. زمین‌آمار زمین‌آمار شاخه‌ای از آمار است که با داده‌های میدانی، یعنی داده‌های مکانی با یک شاخص پیوسته، سروکار دارد. این علم روش‌هایی برای مدل‌سازی همبستگی مکانی و پیش‌بینی مقادیر در مکان‌های دلخواه (درون‌یابی) ارائه می‌دهد. هنگامی که پدیده‌ها اندازه‌گیری می‌شوند، روش‌های مشاهده دقت هر تحلیل بعدی را تعیین می‌کنند. به دلیل ماهیت داده‌ها (مثلاً الگوهای ترافیک در یک محیط شهری؛ الگوهای آب و هوا بر فراز اقیانوس آرام)، درجه‌ای از دقت، ثابت یا پویا، همیشه در اندازه‌گیری از دست می‌رود. برای تعیین ارتباط آماری تحلیل، یک میانگین تعیین می‌شود تا نقاط (گرادیان‌ها) خارج از هر اندازه‌گیری فوری را بتوان برای تعیین رفتار پیش‌بینی‌شده آنها منظور کرد. این به دلیل محدودیت‌های آمار کاربردی و روش‌های جمع‌آوری داده‌ها است و درون‌یابی برای پیش‌بینی رفتار ذرات، نقاط و مکان‌هایی که مستقیماً قابل اندازه‌گیری نیستند، مورد نیاز است. درون‌یابی فرآیندی است که توسط آن یک سطح، معمولاً یک مجموعه داده رستری، از طریق ورودی داده‌های جمع‌آوری شده در تعدادی از نقاط نمونه ایجاد می‌شود. چندین شکل از درون‌یابی وجود دارد که هر کدام بسته به ویژگی‌های مجموعه داده، داده‌ها را به طور متفاوتی برآورد می‌کنند. در مقایسه روش‌های درون‌یابی، اولین ملاحظه باید این باشد که آیا داده‌های منبع تغییر خواهند کرد (دقیق یا تقریبی). در نهایت، اینکه آیا یک روش سراسری است (از کل مجموعه داده برای تشکیل مدل استفاده می‌کند) یا محلی که یک الگوریتم برای بخش کوچکی از زمین تکرار می‌شود. درون‌یابی یک اندازه‌گیری موجه است به دلیل اصل خودهمبستگی فضایی که اذعان دارد داده‌های جمع‌آوری شده در هر موقعیتی شباهت زیادی به مکان‌های اطراف خود دارند یا تحت تأثیر آنها هستند. مدل رقومی ارتفاع، شبکه نامنظم مثلثی، الگوریتم‌های تشخیص لبه، چندضلعی تیسن، تحلیل فوریه، (وزنی) میانگین‌های متحرک، وزن‌دهی عکس فاصله، کریگینگ، اسپلاین و تحلیل سطح روند همگی روش‌های ریاضی برای تولید داده‌های درون‌یابی شده هستند. زمین‌کدیابی آدرس زمین‌کدیابی (Geocoding) درون‌یابی مکان‌های فضایی (مختصات X,Y) از آدرس‌های خیابان یا هر داده مرجع مکانی دیگر مانند کدهای پستی، قطعات زمین و مکان‌های آدرس است. برای زمین‌کدیابی آدرس‌های فردی به یک لایه مرجع مانند یک فایل خط مرکزی جاده با محدوده آدرس‌ها نیاز است. مکان‌های آدرس‌های فردی به طور تاریخی با بررسی محدوده آدرس‌ها در طول یک قطعه جاده درون‌یابی یا تخمین زده شده‌اند. سپس نرم‌افزار تقریباً یک نقطه را در جایی که آن آدرس در طول قطعه خط مرکزی قرار دارد، قرار می‌دهد. به عنوان مثال، یک نقطه آدرس ۵۰۰ در نقطه میانی یک قطعه خطی قرار می‌گیرد که با آدرس ۱ شروع شده و با آدرس ۱۰۰۰ به پایان می‌رسد. زمین‌کدیابی همچنین می‌تواند بر روی داده‌های واقعی قطعه زمین، که معمولاً از نقشه‌های مالیاتی شهرداری‌ها به دست می‌آید، اعمال شود. در این حالت، نتیجه زمین‌کدیابی یک فضای موقعیت‌یافته واقعی به جای یک نقطه درون‌یابی شده خواهد بود. زمین‌کدیابی معکوس زمین‌کدیابی معکوس فرآیند بازگرداندن یک شماره آدرس خیابان تخمینی مرتبط با یک مختصات معین است. به عنوان مثال، یک کاربر می‌تواند روی یک لایه خط مرکزی جاده کلیک کند (و در نتیجه یک مختصات را ارائه دهد) و اطلاعاتی را دریافت کند که شماره خانه تخمینی را منعکس می‌کند. | ## بخش 3: اتحادیه بین‌المللی جغرافیایی | این شماره خانه از محدوده‌ای که به آن قطعه جاده اختصاص داده شده، درون‌یابی می‌شود. اگر کاربر در نقطه میانی قطعه‌ای که با آدرس ۱ شروع شده و با ۱۰۰ به پایان می‌رسد کلیک کند، مقدار بازگشتی چیزی نزدیک به ۵۰ خواهد بود. توجه داشته باشید که زمین‌کدیابی معکوس آدرس‌های واقعی را برنمی‌گرداند، بلکه فقط تخمینی از آنچه باید بر اساس محدوده از پیش تعیین شده در آنجا باشد را برمی‌گرداند. تحلیل تصمیم‌گیری چند معیاره روش‌های تحلیل تصمیم‌گیری چند معیاره در کنار GIS، از تصمیم‌گیرندگان در تحلیل مجموعه‌ای از راه‌حل‌های فضایی جایگزین، مانند محتمل‌ترین زیستگاه بوم‌شناختی برای بازسازی، در برابر معیارهای متعدد، مانند پوشش گیاهی یا جاده‌ها، پشتیبانی می‌کنند. MCDA از قوانین تصمیم‌گیری برای تجمیع معیارها استفاده می‌کند که امکان رتبه‌بندی یا اولویت‌بندی راه‌حل‌های جایگزین را فراهم می‌آورد. GIS MCDA ممکن است هزینه‌ها و زمان صرف شده برای شناسایی سایت‌های بالقوه بازسازی را کاهش دهد. داده‌کاوی GIS GIS یا داده‌کاوی فضایی، کاربرد روش‌های داده‌کاوی بر روی داده‌های مکانی است. داده‌کاوی، که جستجوی نیمه‌خودکار برای الگوهای پنهان در پایگاه‌های داده بزرگ است، مزایای بالقوه بزرگی برای تصمیم‌گیری کاربردی مبتنی بر GIS ارائه می‌دهد. یکی از ویژگی‌های چنین کاربردهایی این است که همبستگی فضایی بین اندازه‌گیری‌های داده‌ها نیازمند استفاده از الگوریتم‌های تخصصی برای تحلیل کارآمدتر داده‌ها است. خروجی داده‌ها و نقشه‌نگاری نقشه‌نگاری طراحی و تولید نقشه‌ها یا نمایش‌های بصری از داده‌های مکانی است. اکثریت قریب به اتفاق نقشه‌نگاری مدرن با کمک رایانه‌ها انجام می‌شود، معمولاً با استفاده از GIS، اما تولید نقشه‌نگاری با کیفیت نیز با وارد کردن لایه‌ها به یک برنامه طراحی برای اصلاح آن حاصل می‌شود. نقشه‌های دیواری و سایر گرافیک‌ها می‌توانند تولید شوند و به بیننده اجازه می‌دهند نتایج تحلیل‌ها یا شبیه‌سازی‌های رویدادهای بالقوه را تجسم کرده و درک کنند. وب مپ سرورها توزیع نقشه‌های تولید شده را از طریق مرورگرهای وب با استفاده از پیاده‌سازی‌های مختلف رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی مبتنی بر وب (آژاکس، جاوا، فلش، و غیره) تسهیل می‌کنند. یک مثال می‌تواند لیستی از تمام آدرس‌های در فاصله یک مایل (۱٫۶ کیلومتر) از یک نشت سمی باشد. این یک تماتیک بر روی یک نقشه سه‌بعدی است که به یک ساختمان خاص یا بخشی از یک ساختمان اعمال می‌شود. امروزه، تکنیک‌های نمایش گرافیکی مانند سایه‌زنی بر اساس ارتفاع در یک GIS می‌توانند روابط بین عناصر نقشه را قابل مشاهده کنند و توانایی فرد را برای استخراج و تحلیل اطلاعات افزایش دهند. به عنوان مثال، دو نوع داده در یک GIS ترکیب شدند تا یک نمای پرسپکتیو از بخشی از شهرستان سن ماتئو، کالیفرنیا تولید کنند. مدل رقومی ارتفاع، متشکل از ارتفاعات سطح ثبت شده بر روی یک شبکه افقی ۳۰ متری، ارتفاعات بالا را به صورت سفید و ارتفاعات پایین را به صورت سیاه نشان می‌دهد. تصویر لندست Thematic Mapper همراه، یک تصویر فروسرخ رنگ کاذب را نشان می‌دهد که از بالا به همان منطقه در پیکسل‌های ۳۰ متری یا عناصر تصویر، برای همان نقاط مختصاتی، پیکسل به پیکسل، همانند اطلاعات ارتفاعی، نگاه می‌کند. یک GIS برای ثبت و ترکیب دو تصویر برای رندر کردن نمای پرسپکتیو سه‌بعدی که به گسل سان آندریاس نگاه می‌کند، استفاده شد، با استفاده از پیکسل‌های تصویر Thematic Mapper، اما با سایه‌زنی با استفاده از ارتفاع عارضه‌های زمینی. نمایش GIS به نقطه دید مشاهده‌گر و زمان روز نمایش بستگی دارد تا سایه‌های ایجاد شده توسط پرتوهای خورشید در آن عرض جغرافیایی، طول جغرافیایی و زمان روز را به درستی رندر کند. نقشه‌نگاری وب تکثیر نرم‌افزارهای نقشه‌برداری رایگان و به راحتی قابل دسترس مانند برنامه‌های وب مالکیتی گوگل مپس و بینگ مپس، و همچنین جایگزین آزاد و متن‌باز اوپن‌استریت‌مپ وجود داشته است. این خدمات به عموم مردم دسترسی به حجم عظیمی از داده‌های جغرافیایی را می‌دهند که توسط بسیاری از کاربران به اندازه اطلاعات حرفه‌ای قابل اعتماد و قابل استفاده تلقی می‌شود. به عنوان مثال، در طول همه‌گیری کووید-۱۹، نقشه‌های وب میزبانی شده بر روی داشبوردها برای انتشار سریع داده‌های موارد به عموم مردم استفاده شد. برخی از آنها، مانند گوگل مپس و اوپن‌لیرز، یک واسط برنامه‌نویسی کاربردی (API) را در معرض دید قرار می‌دهند که به کاربران امکان ایجاد برنامه‌های سفارشی را می‌دهد. این جعبه‌ابزارها معمولاً نقشه‌های خیابان، تصاویر هوایی/ماهواره‌ای، زمین‌کدیابی، جستجوها و قابلیت مسیریابی را ارائه می‌دهند. نقشه‌نگاری وب همچنین پتانسیل جمع‌سپاری داده‌های جغرافیایی را در پروژه‌هایی مانند اوپن‌استریت‌مپ، که یک پروژه مشارکتی برای ایجاد یک نقشه قابل ویرایش رایگان از جهان است، آشکار کرده است. این پروژه‌های مش‌آپ ثابت کرده‌اند که سطح بالایی از ارزش و سود را برای کاربران نهایی فراتر از آنچه از طریق اطلاعات جغرافیایی سنتی ممکن است، فراهم می‌کنند. نقشه‌نگاری وب امکان ایجاد و توزیع نقشه‌ها توسط افرادی بدون آموزش مناسب نقشه‌نگاری را فراهم می‌کند. این امر منجر به نقشه‌هایی شده است که قراردادهای نقشه‌نگاری را نادیده گرفته و به طور بالقوه گمراه‌کننده هستند، به طوری که یک مطالعه نشان داد که بیش از نیمی از داشبوردهای کووید-۱۹ دولت‌های ایالتی ایالات متحده از این قراردادها پیروی نکرده‌اند. کاربردها از زمان پیدایش خود در دهه ۱۹۶۰، GIS در طیف رو به افزایشی از کاربردها استفاده شده است که اهمیت گسترده مکان را تأیید می‌کند و با کاهش مداوم موانع پذیرش فناوری مکانی-جغرافیایی یاری می‌شود. هدف تحقیق، که تا حد امکان گسترده تعریف شده، کشف دانش جدید است؛ این ممکن است توسط کسی که خود را دانشمند می‌داند انجام شود، اما همچنین می‌تواند توسط هر کسی که در تلاش است تا بفهمد چرا جهان به شکلی که به نظر می‌رسد کار می‌کند، انجام شود. یک مطالعه به همان اندازه عملی مانند کشف دلیل شکست یک مکان تجاری، در این معنا تحقیق خواهد بود. سطح تصمیم‌گیری: کاربردهای مدیریتی بیشتر به سه دسته استراتژیک، تاکتیکی، عملیاتی طبقه‌بندی شده‌اند که یک طبقه‌بندی رایج در مدیریت کسب‌وکار است. وظایف استراتژیک، تصمیمات بلندمدت و آینده‌نگرانه در مورد اهدافی است که باید داشت، مانند اینکه آیا یک کسب‌وکار باید گسترش یابد یا نه. وظایf تاکتیکی، تصمیمات میان‌مدت در مورد چگونگی دستیابی به اهداف استراتژیک است، مانند ایجاد یک طرح مدیریت چراگاه توسط یک جنگل ملی. تصمیمات عملیاتی مربوط به وظایف روزمره است، مانند پیدا کردن کوتاه‌ترین مسیر توسط یک فرد به یک رستوران پیتزا. موضوع: حوزه‌هایی که GIS در آنها به کار می‌رود عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: آنهایی که به دنیای انسانی مربوط می‌شوند (مانند اقتصاد، سیاست، حمل و نقل، آموزش، معماری منظر، باستان‌شناسی، برنامه‌ریزی شهری، املاک و مستغلات، بهداشت عمومی، نقشه‌برداری جرم و جنایت، دفاع ملی) و آنهایی که به دنیای طبیعی مربوط می‌شوند (مانند زمین‌شناسی، زیست‌شناسی، اقیانوس‌نگاری، اقلیم‌شناسی). با این حال، یکی از قابلیت‌های قدرتمند GIS و دیدگاه فضایی جغرافیا، توانایی یکپارچه‌سازی آنها برای مقایسه موضوعات متفاوت است و بسیاری از کاربردها به چندین حوزه مربوط می‌شوند. نهاد: GIS در نهادهای مختلفی پیاده‌سازی شده است: دولت (در تمام سطوح از شهرداری تا بین‌المللی)، کسب‌وکار (از همه انواع و اندازه‌ها)، سازمان‌های غیرانتفاعی (حتی کلیساها)، و همچنین استفاده‌های شخصی. مورد اخیر با ظهور گوشی‌های هوشمند مجهز به مکان، به طور فزاینده‌ای برجسته شده است. یک GIS پروژه‌ای بر انجام یک کار واحد متمرکز است: داده‌ها جمع‌آوری می‌شوند، تحلیل انجام می‌شود و نتایج به طور جداگانه از هر پروژه دیگری که شخص ممکن است انجام دهد، تولید می‌شوند و پیاده‌سازی اساساً گذرا است. یک GIS سازمانی به عنوان یک نهاد دائمی در نظر گرفته شده است، شامل یک پایگاه داده که با دقت طراحی شده تا برای پروژه‌های مختلف در طول سال‌های متمادی مفید باشد و احتمالاً توسط افراد زیادی در سراسر یک سازمان استفاده می‌شود و برخی به صورت تمام وقت فقط برای نگهداری آن استخدام می‌شوند. یکپارچه‌سازی: به طور سنتی، بیشتر برنامه‌های GIS مستقل بودند و از نرم‌افزار GIS تخصصی، سخت‌افزار تخصصی، داده‌های تخصصی و متخصصان تخصصی استفاده می‌کردند. اگرچه اینها تا به امروز رایج باقی مانده‌اند، برنامه‌های یکپارچه به شدت افزایش یافته‌اند، زیرا فناوری مکانی-جغرافیایی با برنامه‌های سازمانی گسترده‌تر ادغام شده و زیرساخت فناوری اطلاعات، پایگاه‌های داده و نرم‌افزار را به اشتراک می‌گذارند، که اغلب از پلتفرم‌های یکپارچه‌سازی سازمانی مانند اس‌آپ استفاده می‌کنند. کاربردها پیاده‌سازی یک GIS اغلب بر اساس الزامات حوزه‌ای (مانند یک شهر)، هدف یا کاربرد صورت می‌گیرد. از این رو، یک استقرار GIS که برای یک کاربرد، حوزه، شرکت یا هدف خاص توسعه یافته است، لزوماً با یک GIS که برای کاربرد، حوزه، شرکت یا هدف دیگری توسعه یافته، قابلیت همکاری یا سازگاری ندارد. GIS همچنین در حال واگرایی به سمت خدمات مبتنی بر مکان است که به دستگاه‌های تلفن همراه مجهز به GPS اجازه می‌دهد مکان خود را در رابطه با اشیاء ثابت (نزدیک‌ترین رستوران، پمپ بنزین، شیر آتش‌نشانی) یا اشیاء متحرک (دوستان، فرزندان، ماشین پلیس) نمایش دهند، یا موقعیت خود را برای نمایش یا پردازش‌های دیگر به یک سرور مرکزی ارسال کنند. GIS همچنین در بازاریابی دیجیتال و بهینه‌سازی موتور جستجو (SEO) برای بخش‌بندی مخاطبان بر اساس مکان استفاده می‌شود. از زمان پیدایش خود در دهه ۱۹۶۰، GIS در طیف رو به افزایشی از کاربردها استفاده شده است که اهمیت گسترده مکان را تأیید می‌کند و با کاهش مداوم موانع پذیرش فناوری مکانی-جغرافیایی یاری می‌شود. هدف تحقیق، که تا حد امکان گسترده تعریف شده، کشف دانش جدید است؛ این ممکن است توسط کسی که خود را دانشمند می‌داند انجام شود، اما همچنین می‌تواند توسط هر کسی که در تلاش است تا بفهمد چرا جهان به شکلی که به نظر می‌رسد کار می‌کند، انجام شود. یک مطالعه به همان اندازه عملی مانند کشف دلیل شکست یک مکان تجاری، در این معنا تحقیق خواهد بود. سطح تصمیم‌گیری: کاربردهای مدیریتی بیشتر به سه دسته استراتژیک، تاکتیکی، عملیاتی طبقه‌بندی شده‌اند که یک طبقه‌بندی رایج در مدیریت کسب‌وکار است. وظایف استراتژیک، تصمیمات بلندمدت و آینده‌نگرانه در مورد اهدافی است که باید داشت، مانند اینکه آیا یک کسب‌وکار باید گسترش یابد یا نه. وظایف تاکتیکی، تصمیمات میان‌مدت در مورد چگونگی دستیابی به اهداف استراتژیک است، مانند ایجاد یک طرح مدیریت چراگاه توسط یک جنگل ملی. تصمیمات عملیاتی مربوط به وظایف روزمره است، مانند پیدا کردن کوتاه‌ترین مسیر توسط یک فرد به یک رستوران پیتزا. موضوع: حوزه‌هایی که GIS در آنها به کار می‌رود عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: آنهایی که به دنیای انسانی مربوط می‌شوند (مانند اقتصاد، سیاست، حمل و نقل، آموزش، معماری منظر، باستان‌شناسی، برنامه‌ریزی شهری، املاک و مستغلات، بهداشت عمومی، نقشه‌برداری جرم و جنایت، دفاع ملی) و آنهایی که به دنیای طبیعی مربوط می‌شوند (مانند زمین‌شناسی، زیست‌شناسی، اقیانوس‌نگاری، اقلیم‌شناسی). با این حال، یکی از قابلیت‌های قدرتمند GIS و دیدگاه فضایی جغرافیا، توانایی یکپارچه‌سازی آنها برای مقایسه موضوعات متفاوت است و بسیاری از کاربردها به چندین حوزه مربوط می‌شوند. نهاد: GIS در نهادهای مختلفی پیاده‌سازی شده است: دولت (در تمام سطوح از شهرداری تا بین‌المللی)، کسب‌وکار (از همه انواع و اندازه‌ها)، سازمان‌های غیرانتفاعی (حتی کلیساها)، و همچنین استفاده‌های شخصی. مورد اخیر با ظهور گوشی‌های هوشمند مجهز به مکان، به طور فزاینده‌ای برجسته شده است. یک GIS پروژه‌ای بر انجام یک کار واحد متمرکز است: داده‌ها جمع‌آوری می‌شوند، تحلیل انجام می‌شود و نتایج به طور جداگانه از هر پروژه دیگری که شخص ممکن است انجام دهد، تولید می‌شوند و پیاده‌سازی اساساً گذرا است. یک GIS سازمانی به عنوان یک نهاد دائمی در نظر گرفته شده است، شامل یک پایگاه داده که با دقت طراحی شده تا برای پروژه‌های مختلف در طول سال‌های متمادی مفید باشد و احتمالاً توسط افراد زیادی در سراسر یک سازمان استفاده می‌شود و برخی به صورت تمام وقت فقط برای نگهداری آن استخدام می‌شوند. یکپارچه‌سازی: به طور سنتی، بیشتر برنامه‌های GIS مستقل بودند و از نرم‌افزار GIS تخصصی، سخت‌افزار تخصصی، داده‌های تخصصی و متخصصان تخصصی استفاده می‌کردند. اگرچه اینها تا به امروز رایج باقی مانده‌اند، برنامه‌های یکپارچه به شدت افزایش یافته‌اند، زیرا فناوری مکانی-جغرافیایی با برنامه‌های سازمانی گسترده‌تر ادغام شده و زیرساخت فناوری اطلاعات، پایگاه‌های داده و نرم‌افزار را به اشتراک می‌گذارند، که اغلب از پلتفرم‌های یکپارچه‌سازی سازمانی مانند اس‌آپ استفاده می‌کنند. داده‌های مکانی-جغرافیایی می‌توانند به نجات جان انسان‌ها، کاهش خسارات و بهبود ارتباطات کمک کنند. در ایالات متحده، دفتر مکانی-جغرافیایی واکنش FEMA مسئول ثبت، تحلیل و توسعه محصولات GIS آژانس برای افزایش آگاهی موقعیتی و امکان‌پذیر ساختن اعزام‌ها و تصمیم‌گیری مؤثر است. حاکمیت زیست‌محیطی آلودگی زیست‌محیطی نقشه‌برداری زمین‌شناسی هوش مکانی-جغرافیایی تاریخ استفاده از نقشه‌های دیجیتال تولید شده توسط GIS همچنین بر توسعه یک رشته دانشگاهی به نام علوم انسانی فضایی تأثیر گذاشته است. رابط‌ها و پروتکل‌های باز تعریف شده توسط مشخصات OpenGIS از راه‌حل‌های قابل همکاری پشتیبانی می‌کنند که وب، خدمات بی‌سیم و مبتنی بر مکان و فناوری اطلاعات اصلی را "فعال جغرافیایی" می‌کنند و به توسعه‌دهندگان فناوری قدرت می‌دهند تا اطلاعات و خدمات مکانی پیچیده را با انواع برنامه‌ها قابل دسترس و مفید سازند. محصولات GIS توسط OGC به دو دسته تقسیم می‌شوند، بر اساس اینکه نرم‌افزار چقدر کامل و دقیق مشخصات OGC را دنبال می‌کند. هنگامی که یک محصول از طریق برنامه آزمون OGC آزمایش و گواهی سازگاری دریافت می‌کند، محصول به طور خودکار به عنوان "سازگار" در این سایت ثبت می‌شود. محصولات پیاده‌سازی‌کننده محصولاتی نرم‌افزاری هستند که مشخصات OpenGIS را پیاده‌سازی می‌کنند اما هنوز آزمون انطباق را پشت سر نگذاشته‌اند. توسعه‌دهندگان می‌توانند محصولات خود را به عنوان پیاده‌سازی مشخصات پیش‌نویس یا تأیید شده ثبت کنند، اگرچه OGC حق بررسی و تأیید هر ورودی را برای خود محفوظ می‌دارد. افزودن بعد زمان وضعیت سطح، جو و زیرسطح زمین را می‌توان با وارد کردن داده‌های ماهواره‌ای به GIS بررسی کرد. فناوری GIS به محققان این امکان را می‌دهد که تغییرات در فرآیندهای زمین را طی روزها، ماه‌ها و سال‌ها از طریق استفاده از نمایش‌های نقشه‌نگاری بررسی کنند. به عنوان مثال، تغییرات در قدرت پوشش گیاهی در طول یک فصل رشد را می‌توان به صورت انیمیشن درآورد تا مشخص شود که خشکسالی در یک منطقه خاص چه زمانی گسترده‌تر بوده است. کار با دو متغیر در طول زمان به محققان این امکان را می‌دهد که تفاوت‌های منطقه‌ای در تأخیر بین کاهش بارندگی و تأثیر آن بر پوشش گیاهی را تشخیص دهند. فناوری GIS و در دسترس بودن داده‌های دیجیتال در مقیاس‌های منطقه‌ای و جهانی چنین تحلیل‌هایی را امکان‌پذیر می‌سازد. خروجی حسگر ماهواره‌ای که برای تولید گرافیک پوشش گیاهی استفاده می‌شود، به عنوان مثال توسط رادیومتر پیشرفته با وضوح بسیار بالا (AVHRR) تولید می‌شود. این سیستم حسگر مقادیر انرژی منعکس شده از سطح زمین را در باندهای مختلف طیف برای مناطق سطحی حدود تشخیص می‌دهد. AVHRR و اخیراً طیف‌سنج تصویربرداری با وضوح متوسط (MODIS) تنها دو مورد از سیستم‌های حسگر متعدد مورد استفاده برای تحلیل سطح زمین هستند. علاوه بر ادغام زمان در مطالعات زیست‌محیطی، GIS همچنین برای توانایی آن در ردیابی و مدل‌سازی پیشرفت انسان‌ها در طول کارهای روزمره آنها در حال بررسی است. یک مثال عینی از پیشرفت در این زمینه، انتشار اخیر داده‌های جمعیت زمانی خاص توسط اداره سرشماری ایالات متحده است. در این مجموعه داده، جمعیت شهرها برای ساعات روز و شب نشان داده شده و الگوی تمرکز و پراکندگی ناشی از الگوهای رفت‌وآمد آمریکای شمالی را برجسته می‌کند. دستکاری و تولید داده‌های مورد نیاز برای تولید این داده‌ها بدون GIS امکان‌پذیر نبود. استفاده از مدل‌ها برای پیش‌بینی داده‌های نگهداری شده توسط GIS در آینده به برنامه‌ریزان این امکان را داده است که تصمیمات سیاستی را با استفاده از سامانه پشتیبانی از تصمیم‌گیری فضایی آزمایش کنند. معناشناسی ابزارها و فناوری‌هایی که از وب معنایی کنسرسیوم وب جهان‌گستر پدید آمده‌اند، برای مشکلات یکپارچه‌سازی داده‌ها در سیستم‌های اطلاعاتی مفید بوده‌اند. به همین ترتیب، چنین فناوری‌هایی به عنوان وسیله‌ای برای تسهیل قابلیت همکاری و استفاده مجدد از داده‌ها در میان برنامه‌های GIS و همچنین برای فعال کردن مکانیسم‌های تحلیل جدید پیشنهاد شده‌اند. هستی‌شناسی‌ها یک جزء کلیدی از این رویکرد معنایی هستند زیرا آنها یک مشخصات رسمی و قابل خواندن توسط ماشین از مفاهیم و روابط در یک حوزه معین را امکان‌پذیر می‌سازند. این به نوبه خود به GIS اجازه می‌دهد تا به جای نحو یا ساختار داده، بر معنای مورد نظر داده تمرکز کند. به عنوان مثال، استنتاج اینکه یک نوع پوشش زمین که در یک مجموعه داده به عنوان درختان برگ‌سوزنی برگ‌ریز طبقه‌بندی شده است، تخصیص یا زیرمجموعه‌ای از نوع پوشش زمین جنگل در مجموعه داده دیگری با طبقه‌بندی تقریبی‌تر است، می‌تواند به GIS کمک کند تا به طور خودکار این دو مجموعه داده را تحت طبقه‌بندی کلی‌تر پوشش زمین ادغام کند. هستی‌شناسی‌های آزمایشی در زمینه‌های مرتبط با برنامه‌های GIS توسعه یافته‌اند، به عنوان مثال هستی‌شناسی هیدرولوژی که توسط سازمان نقشه‌برداری بریتانیا در بریتانیا توسعه یافته و هستی‌شناسی‌های SWEET که توسط آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا توسعه یافته‌اند. همچنین، هستی‌شناسی‌های ساده‌تر و استانداردهای فراداده معنایی توسط گروه انکوباتور W3C Geo برای نمایش داده‌های مکانی-جغرافیایی در وب پیشنهاد شده‌اند. پیامدهای اجتماعی با رواج GIS در تصمیم‌گیری، محققان شروع به بررسی دقیق پیامدهای اجتماعی و سیاسی GIS کرده‌اند. GIS همچنین می‌تواند برای تحریف واقعیت به منظور منافع فردی و سیاسی مورد سوء استفاده قرار گیرد. فناوری‌های GIS در طول همه‌گیری کووید-۱۹ نقش محوری ایفا کردند و به سازمان‌های بهداشت عمومی و محققان امکان دادند تا شیوع بیماری را در زمان واقعی تجسم و نظارت کنند. داشبورد کووید-۱۹ دانشگاه جانز هاپکینز به یکی از پر استنادترین برنامه‌های GIS تبدیل شد و نشان داد که چگونه داده‌های مکانی مبتنی بر وب می‌توانند سیاست‌گذاری و آگاهی عمومی را آگاه سازند. استدلال شده است که تولید، توزیع، استفاده و نمایش اطلاعات جغرافیایی تا حد زیادی با زمینه اجتماعی مرتبط است و پتانسیل افزایش اعتماد شهروندان به دولت را دارد. یک رویکرد اجتماعی خوش‌بینانه‌تر به پذیرش GIS، استفاده از آن به عنوان ابزاری برای مشارکت عمومی است. در آموزش در پایان قرن بیستم، GIS به عنوان ابزاری که می‌تواند در کلاس درس استفاده شود، شناخته شد. به نظر می‌رسد مزایای GIS در آموزش بر توسعه شناخت فضایی متمرکز است، اما کتاب‌شناسی یا داده‌های آماری کافی برای نشان دادن دامنه مشخص استفاده از GIS در آموزش در سراسر جهان وجود ندارد، اگرچه این گسترش در کشورهایی که برنامه درسی به آنها اشاره می‌کند، سریع‌تر بوده است. به نظر می‌رسد GIS مزایای زیادی در آموزش جغرافیا فراهم می‌کند زیرا امکان تحلیل بر اساس داده‌های جغرافیایی واقعی را فراهم کرده و همچنین به طرح سؤالات تحقیقاتی از سوی معلمان و دانش‌آموزان در کلاس کمک می‌کند. همچنین با توسعه تفکر فضایی و جغرافیایی و در بسیاری از موارد، انگیزه دانش‌آموزان، به بهبود یادگیری کمک می‌کند. در دولت محلی GIS به عنوان یک فناوری سازمانی، سراسری و پایدار ثابت شده است که همچنان نحوه عملکرد دولت محلی را تغییر می‌دهد. سازمان‌های دولتی فناوری GIS را به عنوان روشی برای مدیریت بهتر حوزه‌های زیر در سازمان دولتی پذیرفته‌اند: بخش‌های توسعه اقتصادی از ابزارهای نقشه‌برداری تعاملی GIS، همراه با داده‌های دیگر (جمعیت‌شناسی، نیروی کار، کسب‌وکار، صنعت، استعداد) به همراه پایگاه داده‌ای از سایت‌ها و ساختمان‌های تجاری موجود برای جذب سرمایه‌گذاری و حمایت از کسب‌وکارهای موجود استفاده می‌کنند. کسب‌وکارهایی که تصمیم به مکان‌یابی می‌گیرند می‌توانند از این ابزارها برای انتخاب جوامع و سایت‌هایی که به بهترین وجه با معیارهای موفقیت آنها مطابقت دارند، استفاده کنند. عملیات ایمنی عمومی مانند مراکز عملیات اضطراری، پیشگیری از آتش‌سوزی، فناوری سیار پلیس و کلانتری و اعزام، و نقشه‌برداری از خطرات آب و هوایی. بخش‌های پارک‌ها و تفریحات و وظایف آنها در موجودی دارایی، حفاظت از زمین، مدیریت زمین و مدیریت گورستان. کارهای عمومی و تأسیسات، ردیابی زهکشی آب و فاضلاب سطحی، دارایی‌های الکتریکی، پروژه‌های مهندسی، و دارایی‌ها و روندهای حمل و نقل عمومی. طرح داده باز دولت‌های محلی را به بهره‌گیری از فناوری‌هایی مانند فناوری GIS سوق می‌دهد، زیرا الزامات لازم برای تطابق با مدل دولت باز شفافیت را در بر می‌گیرد. با داده‌های باز، سازمان‌های دولتی محلی می‌توانند برنامه‌های تعامل شهروندی و پورتال‌های آنلاین را پیاده‌سازی کنند که به شهروندان امکان مشاهده اطلاعات زمین، گزارش چاله‌ها و مشکلات تابلوها، مشاهده و مرتب‌سازی پارک‌ها بر اساس دارایی‌ها، مشاهده نرخ جرم و جنایت و تعمیرات تأسیسات در زمان واقعی و موارد دیگر را می‌دهد. | ## جمع‌بندی | فشار برای داده‌های باز در سازمان‌های دولتی، رشد هزینه‌های فناوری GIS دولت محلی و مدیریت پایگاه داده را به دنبال دارد.