تعریف GIS

مقدمه:
   برای اولین بار در اواسط دهه 1960 در ایالات متحده کار بر روی اولین سیستم اطلاعات جغرافیایی آغاز شد. در این سیستم ها عکس های هوایی، اطلاعات کشاورزی، جنگلداری، خاک ، زمین شناسی و نقشه های مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه 1970 با پیشرفت علم و امکان دسترسی به فناوری های کامپیوتری و تکنولوژیهای لازم برای کار با داده های مکانی، سیستم اطلاعات جغرافیایی یا (GIS)، برای فراهم آوردن قدرت تجزیه و تحلیل حجم های بزرگ داده های جغرافیایی شکل گرفت. در دهه های اخیر به سبب گسترش تکنولوژی های کامپیوتری،سیستم های اطلاعات جغرافیایی امکان نگهداری به روز داده های زمین مرجع و نیز امکان ترکیب مجموعه داده های مختلف را به طور مؤثر فراهم ساخته اند. امروزه GIS برای تحقیق و بررسی های علمی، مدیریت منابع و ذخایر و همچنین برنامه ریزی های توسعه ای به کار گرفته می شود.

  GIS چیست؟
   سیستم اطلاعات جغرافیایی(Geographic Information Systems) یا GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی بوده که قابلیت جمع آوری، ذخیره، تجزیه وتحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی (مکانی) را دارد.
   داده هادریک (GIS) بر اساس موقعیتشان نشان داده می شوند.
   تکنولوژی GIS با جمع آوری و تلفیق اطلاعات پایگاه داده های معمولی، به وسیله تصویر سازی و استفاده از آنالیز های جغرافیایی، اطلاعاتی را برای تهیه نقشه ها فراهم می سازد. این اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رویدادها ، پیش بینی نتایج و تهیه نقشه ها به کار گرفته می شوند.
   دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی واژه جغرافیایی یا(Geographic) عبارت است از موقعیت موضوع های داده ها، برحسب مختصات جغرافیایی (طول و عرض).
   واژه (Information) یا اطلاعات نشان می دهد که داده ها در GIS برای ارائه دانسته های مفید، نه تنها به صورت نقشه ها و تصاویر رنگی بلکه بصورت گرافیک های آماری، جداول و پاسخ های نمایشی متنوعی به منظور جستجوهای عملی سازماندهی می شوند.
   واژه(System) یا سیستم نیز نشان دهنده این است که GIS از چندین قسمت متصل و وابسته به یکدیگر برای کارکرد های گوناگون، ساخته شده است.

مؤلفه های GIS:
   یک سیستم GIS شامل یک بسته کامپیوتری (شامل سخت افزار و نرم افزار) از برنامه های رایانه ای با یک واسطه کاربر می باشد که دست یابی به عملیات واهداف ویژه ای را فراهم می سازد. مؤلفه های چنین سیستمی به ترتیب عبارتند از: کاربران، سخت افزارها، نرم افزارها، اطلاعات و روش ها.

 مولفه های یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
   مؤلفه های چنین سیستمی به ترتیب عبارتند از:
   1)کاربران (User): مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی وشناخت کافی از اطلاعاتی که استفاده می شوند، یکی از موارد اساسی برای موفقیت در استفاده از تکنولوژی GIS است، که این از وظایف یک کاربر می باشد.
   2)سخت افزارها (Software): امروزه شبکه های GIS شامل تعدادی workstation, x-station، کامپیوترهای شخصی، چاپگرها و پلاترها می باشد که معرف مؤلفه سخت افزاریک سیستم اطلاعات جغرافیایی می باشند.
   3)نرم افزارها (Hardware): به منظور استفاده بهتر از یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، استفاده از نرم افزارهای به روز و توانمند توصیه می شود.
   4)اطلاعات (Data): قلب هر GIS پایگاههای اطلاعاتی آن است. در این پایگاهها به پرسش هایی از قبیل چه شکلی است؟ کجاست؟ و چگونه به دیگر اشکال مرتبط می شود، داده می شود.
   5)روش ها (Methods): شیوه های صحیح به کارگیری اطلاعات درجهت رسیدن به اهداف ویژه دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی از مهمترین مؤلفه های آن است.

مدلهای داده های مکانی:
   سیستم اطلاعات جغرافیایی وکامپیوترها را نمی توان به طور مستقیم برای جهان واقعی به کار برد، زیرا کامپیوترها ی دیجیتالی براساس اعداد یا کاراکترهایی که در درون خود به صورت اعداد دو رقمی نگهداری می کنند، عمل می نمایند.

بنابراین پدیده های مورد نظردر جهان واقعی در یک سیستم کامپیوتری، باید به شکل نمادین عرضه شوند. پس ابتدا باید مرحله جمع آوری داده ها انجام گیرد و سپس فرایند فشرده سازی گستره زمین شناسی، ساختار، خواص ژئو فیزیکی یا هر ویژگی دیگری از سطح زمین که اطلاعات آن گردآوری شده بود، به شکل قابل دستیابی در کامپیوتر با استفاده از مدلهای نمادین صورت گیرد.
   شمایی ازمدل سازی جهان واقعی
   هر نقشه زمین شناسی یک مدل نمادین است زیرا گستره ساده شده قسمتی از جهان واقعی است که از زاویه دید زمین شناس صحرایی مشاهده شده است. مولفه های مدل گفته شده عوارض مکانی هستند که به تقریب همان موجودیتهای مستقل جهان واقعی هستند که بر روی نقشه توسط نمادهای گرافیکی عرضه می شوند.
   تمام مدلهای داده های مکانی از عوارض مکانی جداگانه نظیر نقاط، خطوط، نواحی، حجم ها و سطوح تشکیل می شوند، این عوارض مکانی توسط خصوصیاتی که هم مکانی وهم غیر مکانی هستند، مشخص میگردند. ( توصیف رقومی عوارض و خصوصیات آنها مجموعه های داده های مکانی راشامل می شود).

ورودی و خروجی داده ها:
   برای اینکه یک سیستم اطلاعات جغرافیایی مفید واقع گردد، باید قادر به دریافت و تولید اطلاعات به صورت موثر باشد. توابع ورودی و خروجی داده ها، مفاهیمی هستند که توسط آنها یک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار می کند.
   شمایی کلی ازورودی وخروجی داده ها دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی
  
   -ورودی داده ها عبارتند از روند کد گذاری داده ها به یک شکل خوانا توسط کامپیوتر و قرار دادن داده ها در پایگاه اطلاعاتی GIS.
   داده هایی که در سیستم اطلاعات جغرافیایی می توانند وارد شوند دو نوع هستند:
   1)داده های مکانی که موقعیت جغرافیایی عوارض را نشان می دهند ( مانند نقاط یا خطوطی که عوارض جغرافیایی مانند خیابان، دریاچه و غیره را نشان می دهند).

انواع داده های مکانی(نقطه،خط و پلی گون)
   2)داده های توصیفی غیر مکانی که به توصیف خصوصیات عوارض می پردازند،مثل شوری آب یک دریاچه و یا اطلاعاتی مانند اسم یک خیابان.
   ورود داده ها به یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) می تواند به اشکال، ثبت توسط صفحه کلید، هندسه مختصات، رقومی کردن دستی، اسکن کردن و وارد کردن فایل های رقومی موجود، صورت گیرد.

  خروجی داده ها روندی است که توسط آن اطلاعات حاصل از GIS به یک شکل مناسب جهت استفاده کاربر ارائه می شود.
   داده ها به یکی از سه فرمت زیر خارج می شوند:

 1) Hard copy
   (نمایش دائمی، مثل اطلاعات روی کاغذ، فیلم عکاسی و موارد مشابه)
   2) Soft copy
   (نمایش روی صفحه نمایش کامپیوتری )
   3) Electronic
   (خروجی در فرمت الکترونیکی شامل فایل های کامپیوتری می باشد)
   نمونه ای ازخروجی اطلاعات به صورت Hard Copy
  
   مراحل ایجاد و برپاییGIS درقالب پروژه:
   ایجاد و برپاییGIS درقالب یک پروژه شامل مراحل ورودی داده ها، مدیریت داده ها، تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها ودرنهایت خروجی داده ها می باشد.
   شمایی از مراحل ایجاد و برپاییGIS درقالب پروژه
  
   1) ورودی داده ها (Data Input)
   مؤلفه ورودی داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکلی یا صورتی قابل استفاده در GIS تبدیل می کند. در این مرحله داده های زمین مرجع که به صورت نقشه های کاغذی، جداولی از اطلاعات توصیفی، فایل های الکترونیک و اطلاعات توصیفی مروبط به آنها، عکس های هوایی ویا تصاویر ماهواره ای می باشند، طبق استانداردهای مورد نظر، برای دقت خروجی هایی که قرار است تهیه گردند، مورد ارزیابی قرار می گیرند.
   2) مدیریت داده ها(Data Management)
   این مرحله شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده ها می باشد.
   3)تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها(Data Manipulation & Analysis)
   شامل مجموعه فعالیتهایی می شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها وکاربر، برروی داده ها به منظور آماده سازی و پردازش آنها برای مراحل بعد صورت می گیرد.
   4) خروجی داده ها(Data Output)
   توابع خروجی مورد استفاده بر اساس نیازهای کاربران تعیین می شود، لذا داده های خروجی به اشکال مختلف از قبیل نقشه، جداول، یا به صورت نوشتارهای کاغذی (hard copy) ویا به صورت رقومی (soft copy) ارائه می گردند

 اهداف یک سیستم اطلاعات جغرافیایی:
   هدف نهایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS، پشتیبانی جهت تصمیم گیری های پایه گذاری شده بر اساس داده های مکانی می باشد و عملکرد اساسی آن بدست آوردن اطلاعاتی است که از ترکیب لایه های متفاوت داده ها با روشهای مختلف و با دید گاه های گوناگون بدست می آیند.

هدف فوق از طریق فعالیتهایی که برروی داده های مکانی انجام میگرد، صورت می پذیرد، این فعالیت ها عبارتند از:
   1) جستجو(Search) : عبارت است از عملکرد جستجوی مجموعه هایی از داده های سازمان یافته از پایگاه داده های یک سیستم اطلاعات جغرافیایی.
   2) سازماندهی (Organization) : دراین سیستم ها ویژگی اصلی برای سازماندهی داده های موجود، موقعیت مکانی آنها می باشد.
   3) تجسم یابه تصویر درآوردن (Monitoring) : تکنولوژیGIS از توانمندیهای گرافیکی رایانه ها، برای تجسم استفاده می نماید. نمایش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه نمایش ویدیویی انجام می شود. اما سایر دستگاههای خروجی نظیر چاپگرهای رنگی نیز برای نمایش نسخه های چاپی استفاده می شوند.
   4) ترکیب و تلفیق (Integration) : بخش دیگری از این فعالیتها، تلفیق مجموعه داده های مکانی از منابع بسیارگوناگون جهت نمایش، درک و تفسیر پدیده های مکانی می باشد (این پدیده ها هنگامی که داده های مکانی به صورت مجزا بکار گرفته می شوند، قابل رویت نیستند).
   5) تجزیه وتحلیل ((Analyses : تجزیه وتحلیل، فرایند استنباط و دریافت مفهوم داده هاست و به معنی تجزیه وتحلیل داده های مکانی می باشد.
   6) پیش بینی (Prediction) : هدف از مطالعه وبررسی ها برروی داده های مکانی در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، به طور معمول پیش بینی است.
   درحقیقت یک سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS ، توانمندی های کاری را برای جمع آوری، ورود، پردازش، تغییرشکل، به تصویر در آوردن،ترکیب، جستجو، تجزیه و تحلیل، مدل سازی و خروجی کلیه داده های مکانی براساس اهداف مورد نظر فراهم می سازد.

 کاربردهای مختلف GIS:
   امروزه با توجه به پیشرفت علوم و سیستم های کامپیوتری فناوری GIS در زمینه های زمین شناسی، مطالعات زیست محیطی، منابع آب و آبخیزداری، کشاورزی، جنگلداری، تعلیم و تربیت، کاربردهای شهری، تجارت، صنعت، سازمانها و ... کاربرد فراوانی پیدا نموده است.برخی ازاین کاربردها عبارتند از:
  
   زمین شناسی: تجزیه و تحلیل اطلاعات زمین شناسی در یک منطقه چه به منظور اکتشافات معدنی، نفت و چه سایر اهداف، اصولا یک فرایند ترکیبی از داده های مختلف می باشد. یک زمین شناس با مرتبط کردن داده های گوناگون زمین شناسی، به دنبال یافتن ساختارهای مفید زمین شناسی در یک ناحیه است، از اینرو تمام داده های زمین شناسی برای این که بتوانند مفید واقع شوند باید با توجه به موقعیت جغرافیایی شان تجزیه تحلیل شوند.
   تهیه نقشه زمین شناسی ایران بااستفاده ازسیستم اطلاعات جغرافیایی
  
   GIS با فراهم کردن امکانات نمایش و تجزیه وتحلیل داده های مختلف با یکدیگر ، یک زمین شناس را قادر به انجام کار با داده های گوناگون بطور بسیار وسیع تر و دقیق تر می نماید، به طریقی که با روشهای آنالوگ وسنتی تقریباً غیر ممکن می باشند.

بطور کلی کاربردهای GIS در زمین شناسی را می توان به شرح زیر عنوان نمود:
   تهیه نقشه های پتانسیل معدنی: که هدف تلفیق اطلاعات حاصل از لایه های اطلاعاتی] زمین شناسی، ژئوشیمی،ژئوفیزیک، دورسنجی وزمین شناسی اقتصادی (پراکندگی کانسارها و اندیس های معدنی منطقه)[ در جهت تهیه نقشه ای می باشد که معرف مناطقی با بیشترین احتمال جهت کانی سازی، بر اساس مدل متالوژی منطقه است.

تهیه نقشه های حوادث و بلایای طبیعی: که به پایداری شیبها، زمین لغزه ها، منطقه بندی خسارت زمین لرزه، فورانهای آتشفشانی، خسارات ناشی از طغیان رودخانه ها و تسونا می ها، فرسایش محلی، خطرات آلودگی ناشی از فعالیت معدنی یا صنعتی و گرم شدن کره زمین و ... می پردازند.

تهیه نقشه های حوادث و بلایای طبیعی:

نقشه های مکان یابی (Siteselection) که انتخاب محل های مناسب جهت اجرای پروژه های مهندسی نظیر دفن مواد زائد، خط لوله، جاده ومسیر راه آهن، سدها و گسترش و توسعه ساختمان سازی میباشد.

فراوری های متنوع زمین شناسی جهت ارزیابی منابعی مانند آب، ماسه وگراول، سنگ ساختمانی، نفت خام، گاز طبیعی، زغال سنگ، انرژی زمین گرمایی در کنار کانیهای فلزی.
  
   تحقیقات اکتشافی در زمینه شناسایی روابط متقابل مکانی میان مجموعه داده ها در طول دوره تحقیق زمین شناسی، مانند درک علائم ژئوشیمیایی وژئوفیزیکی منطقه ای گرانیت های نوع S وI ویا ارزیابی علائم حاصل از تصاویر ماهواره ای در ارتباط با لیتولوژی و پوشش گیاهی.

محیط زیست:بررسی میزان آلودگی آب، خاک، هوا و.... و در نهایت تهیه نقشه هایی جهت حفاظت از محیط زیست

منابع آب و آبخیزداری: کشف منابع آبی زیر زمینی و بررسی آبهای سطحی

کشاورزی و برنامه ریزی برای کاربری اراضی:
   بسیاری از سازمانهای مربوط به کشاورزی و کاربری اراضی، هم اکنون از تکنیک های GIS بهره می گیرند. به عنوان نمونه، داده های مربوط به کاربری اراضی و هواشناسی حاصل از ماهواره ها، اندازه گیری های زمینی و اطلاعات مربوط به محصول سال قبل، همه با هم برای پیش بینی میزان یک یا چند نوع محصول دریک منطقه می توانند تجزیه و تحلیل شوند.

جنگلداری و مدیریت حیات وحش:
   به وسیله یک سیستم اطلاعات جغرافیایی نقشه جنگل ها می توانند دائماً وبطور پیوسته به روز شوند. همچنین GIS می تواند برای ذخیره و تجزیه و تحلیل اطلاعات جنگل از قبیل محاسبه مقدار چوب قابل برداشت از یک منطقه، بررسی چگونگی توزیع آتش سوزی در جنگل و یا ارزیابی برنامه های مختلف برداشت چوب، بکار رود، در حالی که انجام بسیاری از این تجزیه و تحلیل ها بدون بکار گیری GIS امکان پذیر نمی باشند.

  تصویر IKONOS از پارک جنگلی سرخه حصارهمراه باسیستم گسلی موجوددرآن

تصویر IKONOS از شمال تهران(پارک جمشیدیه- تجریش- دربند) همراه باسیستمهای گسلی وخط ترازارتفاعی
  

کاربرد های شهری:کاربرد های شهری GIS عبارتند از جمع آوری، به روز در آوردن، پردازش و توزیع داده های مربوط به زمین های شهری به طور سیستماتیک، تصمیم گیری های اقتصادی، قانونی و فعالیت های مختلف برنامه ریزی مانند توسعه شهر سازی و برنامه ریزی شهری در استانهای مختلف

تجارت:
   محلها و سیستم های تحویل مناسب درامورتجاری.

صنعت حمل و نقل، ارتباطات و ...:
   کاربرد GISدر صنعت می تواند به عنوان نمونه،تعیین مسیر ترانزیت کالا، تعیین موقعیت مناسب برای احداث جاده ها، خطوط نیرو،سیستم های مخابراتی و.... باشد.

سازمانها: استفاده در کلیه اموراستانها به صورت محلی و استانی
   سرویسهای اضطراری: مثل آتشنشانی و پلیس
   نظامی:استفاده دربرنامه ریزی های نظامی.
   تعلیم و تربیت:(تحقیق، آموزش ابزار و نظارت)

مراحل برپایی و اجرای یک پروژه معدنی در محیط GIS:
   بیشتر طرح های GIS جهت تهیه نقشه های پتانسیل معدنی می تواند به سه مرحله اصلی تقسیم گردد:
   در نخستین مرحله، کلیه داده های مناسب در پایگاه داده های GIS جمع آوری می شوند.

 تجزیه، تحلیل و تفسیر داده ها
   پس از ورود داده ها و آماده سازی لایه های اطلاعاتی، چگونگی و نحوه ایجاد نقشه های نشانگر و تعیین متغیرها یا پارامترهای نشانگر، انتخاب می گردد.
   در مرحله بعد، دسته بندی ،تجزیه وتحلیل و پردازش داده هابه منظور تهیه الگوهایی مناسب جهت مدل کانی سازی مربوطه، صورت می گیرد.
   درآخرین مرحله نیزترکیب وتلفیق شواهد بدست آمده(لایه های نشانگر)،به منظور پیش بینی پتانسیل معدنی مورد نظر صورت خواهدگرفت.
   مهمترین هدف GIS تلفیق داده های مکانی و ارزیابی نهایی آنها است. سیستم اطلاعات جغرافیایی امکان استفاده از روشهای مختلف ترکیب و تفسیر داده ها و به نقشه در آوردن متغیرهای جدید را فراهم می آورد که از آنها می توان در تهیه نقشه های پتانسیل کانی سازی استفاده نمود و از نتایج بدست آمده در عملیات پی جویی و اکتشاف بهره گرفت.
   تهیه نقشه های پتانسیل معدنی طی مراحل ذیل صورت می پذیرد:
   جمع آوری، طبقه بندی و ورود داده ها و تشکیل بانک اطلاعاتی لایه های مختلف
   این مرحله شامل شناسایی منابع داده های مورد نظر،برداشت و جمع آوری داده ها، رقومی کردن آنها، ورود آنها به کامپیوتر، سازماندهی و تفسیر ساختار و زمین مرجع کردن برخی از داده های اولیه است.کوچکترین اشتباه در این مرحله منجر به ایجاد خطا در نقشه نهایی می شود.

ترکیب و تلفیق لایه های اطلاعاتی    از یک یا چند روش برای ترکیب لایه های اطلاعاتی استفاده می شود. انتخاب روش ترکیب و پارامترهای آن تنها توسط سیستم های اطلاعات جغرافیایی انجام پذیر نیست بلکه کارشناس یا مسئول پروژه در این مورد تصمیم گیری می نماید و این انتخاب یکی از پارامترهای مهم در تهیه نقشه های پتانسیل کانی سازی است.    انجام سه مرحله ذکر شده می تواند به صورت نقشه ها و جداول در عملیات اکتشاف معدنی مورد استفاده قرار گیرد که پس از تلفیق، احتمال حضور کانسار مورد نظر را در یک ناحیه معرفی می نماید.

نرم افزارها وسخت افزارهای موجود در یک سیستم اطلاعات جفرافیایی:
   برخی ازنرم افزارهای موجوددریک سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتنداز:
   ArcView, Arc/Info, EthernetLAN , CAT-5, Arc Tool box, Autocad map, Geomatica, ELWIS, ERmapper, Geomedia, ArcIMC, ArcCatalog, ArcSDE, Map Objects, ArcMap,…

بقیه اطلاعات از لینک زیر گرفته شوند :

http://www.ngdir.com/GeoportalInfo/PSubjectInfoDetail.asp?PID=147&index=26

   نرم افزارها وسخت افزارهای موجود در یک سیستم اطلاعات جفرافیایی:
   وبرخی ازسخت افزارهای موجوددریک سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتنداز:
   Inkjetor laser، Fiber-Obtics، Wan، Micro wave، Digitizer، T-1، Tcp-Ip، Active-X، NT، Case tools، Mojo ,… .
  

   ادغام تکنولوژی ها:
   ادغام تکنولوژی های GIS, GPS وRS در ایجاد سیستم های قدرتمند، جهت تعین زمان واقعی نقشه برداری و جمع آوری داده ها سودمند می باشند.
   یک نمونه بارز از ادغام این سه تکنولوژی، نقشه برداری متحرک است که در آن دوربین های دیجیتالی GPS/INS، یک سیستم کامپیوتری را تشکیل میدهندکه با نقشه های الکترونیکی و وسایل ارتباطی دور برد نظیر تلفنهای همراه (که جهت پیوستن به پایگاه های داده ای GIS موجود در دفتر کار مورد استفاده قرار می گیرد)، همه دریک وسیله نقلیه نصب گردیده اند. سیستم تهیه نقشه سیار، به زمین شناسان صحرایی در یک وسیله نقلیه این امکان را می دهد، تا داده های مکانی مربوط به زمین را جهت ورود به پایگاه اطلاعاتی GIS ،را در یک زمان تقریباً حقیقی گردآوری نمایند.

   GIS , GPS & RS :
   ژئوانفورماتیک به عنوان یک علم چند منظوره در راستای اندازه گیری، ثبت، تحلیل و ارائه داده های جغرافیایی تعریف شده است. این اطلاعات زمینی توسط تکنولوژی های GIS, GPS و RS گردآوری می شوند. هر یک ازاین سه تکنولوژی و یا دو نوع از آن در ترکیب با دیگری تکنولوژی جدید 3S (3systsms)را ایجاد می نماید.
   سنجش از دور(Remote Sensing) یا RS، تصاویری از محیط و منابع طبیعی را به صورت چند طیفی با قدرت تفکیک گوناگون در زمان های مختلف تهیه می نماید. سیستم موقعیت یابی جهانی ( Global Position System) یا GPS و نیز سیستم ناوبری خودکار ( Inertial Navigation System ) یا INS توسط نقاط کنترل زمینی و فتو گرامتری، سنجنده های بکاربرده شده در سنجش از دور را تقویت می سازند و سیستم اطلاعاتی جغرافیایی (Geographical Information System)یا GIS، دستیابی به داده ها و اطلاعاتی که از بانکها و پایگاه های داده های مکانی زمین با بکارگیری ابزارهای مدرن، ایجاد شده را امکان پذیر می سازد.
   ترکیب تصاویر ماهواره ای و : GIS
   با ترکیب تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک بالا و GIS ، نقشه هایی با مقیاس بزرگتر (1000: 1 و 2400: 1 ) را می توان تهیه نمود. سیستم اطلاعات جغرافیایی در راستای مدیریت منابع طبیعی با استفاده از سنجش از دور می تواند در زمینه های زیر مورد استفاده قرار گیرد :
   -آنالیز حوادث طبیعی، شامل فرسایش خاک، سیلاب، خشکسالی وسایر حوادث طبیعی دیگر.
   -مدیریت آبخیزداری.
   -مطالعه کاربردی زمین در توسعه کشاورزی.
   -پیش بینی میزان محصولات نسبت به وسعت زمین.

    ترکیب فتوگرامتری رقومی و GIS :
   فتو گرامتری رقومی تنها بخشی از یک سیستم سنجش از دور است در حالی که سنجش از دور خود تکنیک تفسیر و استخراج اطلاعات از تصاویر می باشد.
   ترکیب GIS و GPS
   بخش چشم گیری از عملیات صحرایی جهت تولید عکس نقشه (Photomap) و تصاویر ماهواره ای همراه با یادداشت های حاشیه ای (اطلاعات فیلد) در تحقیقات زیست محیطی، نقشه برداری زمین و نقشه برداری خسارات ناشی از حوادث و... با بهره گیری از ترکیب GIS و GPS انجام می پذیرد. ناوبری دریایی و اتومبیل با استفاده از GPS همراه با نقشه های چارت های الکترونیکی، یک نمونه عالی از تلفیق دو سیستم GIS و GPS را عرضه می دارد.

   سیستم های مدیریت پایگاه داده ها:
   یکی از خویشاوند های مهم GIS سیستم مدیریت پایگاه داده ها Data Base Management System یا (DBMS) می باشد. DBMS ، سیستم های کامپیوتری هستند که برای نظارت و کنترل بر هر نوع داده رقومی مورد استفاده قرار می گیرند.
   داده های مکانی به روش های گوناگون سازماندهی می شوند که این امر به روش جمع آوری، نحوه ذخیره ومقدار تفسیر اضافه شده به آنها و همچنین هدف جمع آوری آنها بستگی دارد.
   مدل های وکتوری (برداری) و رستری، طرح های کلی شناخته شده متداول برای سازماندهی داده ها در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی هستند. مدل وکتوری، جهان را به نقاط، خطوط و نواحی محصور شده به وسیله خطوط تقسیم می کند، در حالی که مدل رستری سلول ها یا پیکسل ها را به عنوان واحدهای مکانی مورد استفاده قرار می دهد.
   پایگاه داده ها(Data Base) نیز، مجموعه ای از داده های وابسته به یکدیگر و هر چیزی است که برای نگهداری و استفاده از آنها لازم است. سیستم مدیریت پایگاه داده ها(DBMS) نیزمجموعه ای از نرم افزارها برای ذخیره، ویرایش و بازگرداندن داده ها در یک پایگاه داده می باشد. در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، DBMS امکان دارد داخلی(استفاده از مدیریت داخلی) یا خارجی(اتصال به مدیریت خارجی) باشد.

   منابع خطا در سیستم های اطلاعات جغرافیایی:
   کلیه اطلاعات جغرافیایی دارای نوعی خطا هستند. در تمامی مراحل، از جمع آوری داده ها تا کاربرد آنها و حتی بهره گیری از نتایج یک آنالیز روی آنها، نوعی خطا وارد کار می گردد. نکته مهم این است که هدف از بررسی خطاها، حذف این خطاها نبوده بلکه چگونگی کنترل آنها می باشد، زیرا در مواردی به دست آوردن پایین ترین سطح خطا، با صرفه ترین راه نیست .
   سطح خطاهای موجوددریک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بایدطوری هدایت شوند که اطلاعات حاصل از سیستم را از اعتبار ساقط نکنند.

   محاسن یک سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS):
   محاسن یک سیستم اطلاعات جغرافیایی شامل موارد زیر می باشد:
   - کیفیت بالای تحلیل داده ها وامکان تجزیه و تحلیل آنها با روش های پیشرفته.
   - مدیریت و تغییرسریع حجم عظیمی از داده ها در زمینه های مختلف.
   - روشهای بهتروجدیدتر برای تهیه نقشه های مختلف و امکان به روز کردن آنها.
   - امکان ایجادارتباط بین عوارض مختلف و اتصال حجم زیادی از اطلاعات آنها در جداول اطلاعاتی.
   - کاهش زمان، هزینه و مواد مصرفی کار وپول ساز و اشتغال ساز بودن آن.
   - استفاده وسیع آن در علوم مختلف.
   - اداره وسازماندهی وسیعی از داده های زمین مرجع.
   - به روز رسانی سریع و جمع آوری اطلاعات پراکنده.
   - قابلیت بازبینی روشها.
   - مدل سازی، فرضیه وآزمایش و پیشگویی.

   معایب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی:
   برخی ازمعایب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتند از :
   - جدید بودن این فناوری که باعث عدم استفاده وسیع درتمام علوم ونیز مشکل بودن آن می شود.
   - عدم اطلاع از قابلیتهایGIS و نحوه استفاده از آن.
   سیستم تصویری(Map projection) اطلاعات مکانی موجود در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی:
  
  

    سیستم تصویری نقشه (Map projection):
   ازتعاریف مختلف سیستم تصویری می توان به چند مورد استاندارد شده آن اشاره کرد :
   سیستم تصویر نقشه ترتیب سیستماتیک نصف النهارات و مدارات است که سطح کروی و شبه کره را بر یک سطح مستوی نشان می دهد .
   به عبارتی سیستم تصویری نقشه مبادرت به تصویر کردن سطح زمین یا قسمتی از آن می کند.
   مکان یک جسم سه بعدی بر روی سطح زمین با اصطلاحات ریاضی و بسته به روش ترسیم مورد نظر، به صورت مختصات جغرافیایی و مختصات صفحه ای، تعیین می شود. یک سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS)، لازم است که همه داده های مکانی را به صورت مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی) ذخیره و استفاده نماید. در این سیستم در نهایت همه داده های مکانی روی کاغذ، فیلم یا صفحه نمایش همراه با مختصات صفحه ای پدیدار می شوند، بنابراین اغلب سامانه های اطلاعات جغرافیایی از روش ترسیم نقشه صفحه ای، برای ذخیره مختصات مکانی استفاده می کنند تا به این ترتیب از بروز تغییر شکل مکرر، از مختصات جغرافیایی به مختصات ترسیمی، در هنگام مشاهده داده ها جلوگیری شود.
  
   سیستم های تصویری متنوع و گوناگونی تا کنون ارائه شده است. علت این است که اصولاً چیزی به نام سیستم تصویر کامل، وجود خارجی ندارد. از این همه سیستم های تصویری نقشه که به صدها نوع می رسند، تنها قریب بیست سیستم تصویر هستند که عملاً در رقومی سازی نقشه ها و یا کلاً در کارتوگرافی مورد استفاده قرار می گیرند، که به عنوان مثال می توان از سیستم تصویری Lambert Conformal Conic برای نقشه های کشوری و یا ایالتی و یا سیستم تصویری UTM که جهان را به 60 زون تقسیم میکند، برای نقشه های ناحیه ای نام برد.
   به طور کلی بهترین سیستم تصویر برای نمایش یک کشور با یک قاره سیستمی است که کمترین تغییر شکل را نمایش دهد. در نتیجه با مقایسه نمودارهای مشابه برای چندین سیستم تصویری، می توان یکی را انتخاب نمود که از بهترین کاربرد برخوردار است.

   خصوصیات اساسی یک سیستم تصویر مناسب و استاندارد به شرح ذیل می باشد:
   - ماهیت خطوط تغییر شکل، صفر یا تعداد نقاط تغییر شکل ( انحراف ) صفر باشد.
   - نمای کلی سیستم تصو یر، برای تمام جهان یا برای یکی از نیم کره ها
   مقایسه سه سیستم تصویر ( لامبرت، مرکاتور و طول و عرض جغرافیایی )
  
   انتخاب یک سیستم تصویری مناسب با مقیاس نقشه مورد نظر،ارتباط مستقیم دارد. چرا که بعضی از سیستم های تصویری برای مقیاسهای بزرگ مناسب بوده و برخی دیگر برای مقیاسهای کوچکتر مناسب میباشند. بعنوان مثال برای مقیاس1:100000 یا مقیاس ناحیه ای، سیستم تصویری UTM مناسب ترین سیستم تصویری است.
   این سیستم تصویری برای کل ایران به صورت یکپارچه مناسب نمی باشد چرا که در محیطهای GIS این زونها به جای اینکه کنار هم قرار گیرند روی هم قرار می گیرند . در نتیجه نقشه ایران را نمی توان به صورت یکپارچه مشاهده کرد .
   بهترین سیستم تصویری برای کل ایران سیستم تصویری Lambert Conformal Conic می باشد که نقشه های عرضی را با کمترین خطا و انحراف طراحی می کند.

   بر این اساس سیستم های تصویری مناسب با شکل کشورها طراحی شده است، که به عنوان مثال:
  
  

   مختصات جغرافیایی:
   مختصات جغرافیایی به صورت طول و عرض جغرافیایی بیان می شود. خط متصل کننده شمال به جنوب کره زمین که از روی نقاطی مانندP در شکل زیر می گذرد، نصف النهار نامیده می شود. عرض جغرافیایی نقطه P، توسط زاویه ? ، که مابین نقطهP و خط استوا در امتداد نصف النهار است، اندازه گیری می شود. طول جغرافیایی نیز توسط زاویه ? که بین نصف النهاری که نقطه P بر روی آن قرار دارد و نصف النهار مبدأ در صفحه استوا تشکیل می شود، تعیین می گردد.
   طبق قوانین تجربی یک دوم عرض جغرافیایی، یک درجه (degree) می باشد و یک دوم طول جغرافیایی نیز متناسب با عرض جغرافیایی ازحد اکثر مقدار در خط استوا، تا صفر در قطب جنوب تغییرمی کند.
   مختصات صفحه ای:
   مکان های واقع بر روی صفحه با استفاده از مختصات قطبی یا کارتزین (خطی) تعیین می شوند. با در نظر گرفتن یک مبدأ اختیاری و فرضی مانند شکل زیر، به وسیله فاصله r و زاویه ? (با در نظر گرفتن یک جهت ثابت که به طور معمول شمال است)، موقعیت و مکان نقطه P در مختصات قطبی مشخص می شود. همچنین با در نظر گرفتن همان مبدأ و دو محور مختصات مستقیم، یعنی y به سمت شمال (عمودی) و x به سمت شرق (افقی)، مختصات معلوم و متداول کارتزین برای نقطه P (فواصل x و y ) مشخص می گردد.

   تغییر شکل های هندسی:
   انتقال تصویرها از کره (سه بعدی) به صفحه (دو بعدی)، باعث ایجاد تغییر شکل هندسی یا تحریفات شکلی می شود.
   دستگاه مناسب و مفید برای توصیف تحریفات شکلی، بیضوی اندیس تیسوت (Tissot indicatrix) است. از نظر ترسیمی این اندیس می تواند به صورت یک دایره کوچک بر روی کره که طی مراحل ترسیم به صورت بیضی در می آید (دچار تغییر شکل می شود)، نشان داده می شود. ترسیمات اشکال طبق خصوصیات هندسی تحریف شکلی که دارند، می توانند به انواع هم زاویه (equiangular) ، هم ناحیه (equalarea) و هم فاصله (equidistant) طبقه بندی شوند.
   شکل زمین:
   برای تعریف سیستم تصویری (پروژکشن)، به زبان ریاضی یک مدل هندسی شناخته شده به عنوان شکل زمین، به منظور تهیه تصاویر،مورد استفاده قرار می گیرد. ساده ترین مدل های هندسی عبارت از مدل های صفحه ای و کروی می باشند.
   مدل صفحه ای برای مناطق کوچک، نظیر مناطقی که در عکس های هوایی عمودی (vertical) پدیدار می شوند، مناسب است.
   مدل شبکه ای کروی (spheroid) ، مدلی واقعی تراست که بر اثر چرخش بیضی به دور محور کوچکش به وجود می آید،این مدل در تهیه نقشه ها به روش سنتی و قدیمی، برای مناطق بزرگ (یک قاره یا بزرگ تر) کاربرد وسیعی دارد. مدل شبه کروی نیز برای تهیه نقشه های دقیق در مقیاس بزرگ استفاده می شود.
   سیستم های قابل گسترش و توسعه:
   سیستم های تصویری(پروژکشن)، می توانند بسته به شکل سطح قابل گسترش (developable surface)، به انواع صفحه ای (آزیموتی)، مخروطی (conic) و استوانه ای (cylindrical) تقسیم بندی شوند. این سطوح می توانند به شکل مسطح، مخروطی شکل یا استوانه ای با تماس یا قطع کردن کره در یکی از شش حالت اصلی موجود در شکل زیر آشکار شوند.
   در حالت مماسی (tangent case) سطح گسترده در حالت استوانه ای در امتداد دایره بزرگ، در حالت مخروطی در امتداد دایره کوچک و در حالت صفحه ای در یک نقطه با کره در تماس است.

    در حالت برشی (secant case) سطح گسترده همان طور که درشکل زیر دیده می شود ، کره را قطع می کند.
   برای پروژکشن های صفحه ای در حالت مماسی، نقاط از سطح کره به صفحه منتقل می شوند.در پروژکشن های مخروطی نقاط از سطح کره به یک مخروط منتقل می شوند که هم مماس بر یک دایره کوچک است (یک مدار استاندارد) و هم دو دایره کوچک دیگر (دو مدار استاندارد) را قطع می کند. پروژکشن های استوانه ای با سطح گسترده ای سر و کار دارند که یک استوانه است. برای پروژکشن های معمولی مرکاتور محور استوانه ای از دو قطب می گذرد و استوانه با استوای کره تماس پیدا می کند.