زمان چیست؟

زمان چیست؟ چرا زمان رو به جلو می‌رود؟ آیا زمان واقعیت دارد؟

مفهوم زمان یكی از اسرارآمیزترین مفاهیم در تاریخ فیزیك بوده است و در حال حاضر نیز از مسائل دشوار فیزیك معاصر به‌شمار می‌رود. این مطلب آخرین مطالعات و نظریه‌های فیزیكی را درباره زمان معرفی و بررسی می‌كند.
هیچ‌كس بهتر از فرنس كرایوس حساب زمان در دستانش نیست. در آزمایشگاه او در موسسه ماكس پلانك واقع در كراچینگ آلمان كه مركزی مختص اپتیك كوانتومی است، دقیق‌ترین زمان‌سنجی تاریخ انجام شده است. به این معنا كه كوچك‌ترین بازه‌های زمانی را كه تاكنون مشاهده شده‌اند، اندازه‌گیری كرده‌اند.
كرایوس برای انجام این كار از پالس‌های لیزر فرابنفش استفاده كرده است تا حركت‌های بسیار سریع و كوتاه الكترون‌های درون اتم را ردگیری كند. این پدیده‌ها كه او به دنبال كاوش آنهاست، تنها حدود ۱۰۰ آتوثانیه طول می‌كشند.
برای داشتن تصور بهتری از این بازه زمانی در نظر آورید كه نسبت ۱۰۰ آتوثانیه به یك ثانیه، مانند نسبت یك ثانیه به ۳۰۰ میلیون سال است! حتی تصورش هم غیرممكن است، اما چنین بازه زمانی‌ای در طبیعت وجود دارد و حتی اندازه‌گیری هم شده است.
● كمترین واحد زمان
با این حال حتی كارهای كرایوس هم از كوچك‌ترین مقیاس زمانی بسیار فاصله دارد. یك محدوده زمانی به نام «ابعاد پلانك» وجود دارد كه حتی آتوثانیه نیز در برابر آن مانند میلیون‌ها سال است.
این مقیاس مرز فیزیك شناخته‌شده را مشخص می‌كند؛ ناحیه‌ای كه در آن فواصل و بازه‌های زمانی آنقدر كوتاه هستند كه بسیاری از مفاهیم فضا و زمان شروع به فروپاشی ‌كنند.
زمان پلانك یعنی كوچك‌ترین واحد زمانی كه معنای فیزیكی دارد، ۱۰ به توان ۴۳- ثانیه است. این مقدار كوچك‌تر از یك ‌تریلیونیم تریلیونیم آتوثانیه است. ماورای آن چیست، آیا زمانی كوچك‌تر از آن هم وجود دارد؟ این زمان ناشناخته است، حداقل برای امروز.
تلاش برای درك زمان‌هایی پایین‌تر از ابعاد پلانك، منجر به جهش‌های عجیبی در فیزیك شده است. به طور خلاصه مساله این است كه آیا امكان دارد آن زمان (زمانی كوچك‌تر از زمان پلانك) در بنیادی‌ترین سطح واقعیت فیزیكی وجود نداشته باشد.
اگر چنین است، پس زمان چیست و چرا اینقدر واضح و قدرتمندانه دارای حضوری مطلق در تجربه شخصی ماست؟
سیمون ساندرز، فیلسوف فیزیك از دانشگاه آكسفورد در پاسخ به این نوع مسائل می‌گوید: «معنای زمان به طرز وحشتناكی برای فیزیك معاصر مساله‌ساز شده است. وضعیت آنقدر مشكل است كه بهترین كاری كه شخص می‌تواند انجام دهد، اعلام لاادری‌گری است. یعنی نداشتن هیچ موضع و ترجیحی نسبت به این مساله.»
مشكل زمان از یك قرن قبل آغاز شد، وقتی نظریه‌های نسبیت خاص و نسبیت عام اینشتین، تصور معمول از زمان را به عنوان یك ثابت جهانی درهم ریخت. یكی از پیامدهایش آن بود كه گذشته، حال و‌ آینده مطلق نیستند. نظریه‌های اینشتین همچنین چالشی جدی در فیزیك به‌وجود آورد، زیرا قوانین نسبیت عام (كه گرانش و ساختار بزرگ مقیاس جهان را توصیف می‌كند) با قوانین فیزیك كوانتومی (كه بر جهان خرد حكومت می‌كند) ناسازگار به‌نظر می‌رسد.
حدود چهار دهه قبل دو فیزیكدان مشهور یعنی جان ویلر كه در آن زمان در دانشگاه پرینستون بود و برایس دویت از دانشگاه كارولینای‌شمالی، معادله‌ای عجیب و خارق‌العاده ارائه دادند كه چارچوبی ممكن برای سازگاری بخشیدن به نسبیت و مكانیك كوانتومی فراهم می‌كرد. اما معادله ویلر-دویت همواره مناقشه‌برانگیز بوده است، زیرا به سهم خودش پیچیدگی عجیب‌تری از فهم ما نسبت به زمان به نظریه نسبیت اضافه كرده است.
كارلو روولی، فیزیكدانی از دانشگاه مدیترانه‌ای مارسی در فرانسه می‌گوید: «زمان ناگهان از معادله ویلر-دویت ناپدید می‌شود و این موضوعی است كه برای بسیاری از نظریه‌پردازان معما شده است.
شاید بهترین راه برای فكر كردن درباره واقعیت كوانتومی كنار گذاشتن زمان باشد. به این ترتیب توصیف بنیادی از جهان باید بی‌زمان باشد.»
تا به حال هیچ‌كس در استفاده از معادله ویلر-دویت برای یكی‌كردن نظریه كوانتوم و نسبیت عام موفق نشده است. با این حال اقلیت قابل‌توجهی از فیزیكدان‌ها شامل روولی معتقدند هر نظریه موفقی از تلفیق دو شاهكار فیزیك قرن بیستم نهایتا جهانی را توصیف خواهد كرد كه در آن زمان به‌طور اجتناب‌ناپذیری وجود ندارد.
● جهت پیكان زمان
این مساله كه زمان ممكن است وجود نداشته باشد در میان فیزیكدانان به نام «مساله زمان» شناخته می‌شود. این مساله ممكن است بزرگ‌ترین مساله باشد اما هنوز از پیچیده‌ترین سوال در مورد زمان فاصله دارد.
«مساله زمان» در رقابت با این واقعیت عجیب در رتبه دوم قرار می‌گیرد كه قوانین فیزیك توضیح نمی‌دهند چرا زمان همواره رو به جلو می‌رود. تمام قوانین فیزیك – چه قوانین نیوتن و اینشتین یا حتی قوانین كوانتوم – با معكوس شدن جهت زمان به همین صورت كنونی باقی خواهند ماند تا جایی كه ما می‌توانیم بگوییم، با اینكه زمان یك فرآیند یك‌سویه است و هرگز معكوس نمی‌شود، هیچ قانونی آن را محدود نمی‌كند. یعنی هیچ‌یك از قوانین فیزیك یك‌سویه بودن جهت زمان را تضمین نمی‌كنند.
ست‌لوید، یك متخصص مكانیك كوانتومی از دانشگاه MIT در پاسخ به این سوال كه زمان چیست، می‌گوید: «این بسیار اسرارآمیز است كه چرا ما یك‌ چنین پیكان زمان واضحی داریم. توضیح معمول برای این مساله آن است كه برای مشخص كردن آنچه در یك سیستم اتفاق می‌افتد، شما نباید تنها قوانین فیزیكی حاكم بر آن سیستم را معین كنید، بلكه باید بعضی از شرایط اولیه و پایانی آن را نیز مشخص كنید.»
لوید می‌گوید مادر تمام شرایط اولیه، مهبانگ است. فیزیكدانان باور دارند كه جهان به صورت یك توپ ساده و بسیار فشرده از انرژی آغاز شده است. به‌رغم اینكه قوانین فیزیك خود نمی‌توانند پیكان زمان را به‌وجود آورند، انبساط جهان كه هنوز هم ادامه دارد این كار را انجام می‌دهد. همانطور كه جهان منبسط می‌شود، پیچیده‌تر و بی‌نظم‌تر می‌شود.
افزایش بی‌نظمی (كه فیزیكدان‌ها آن را افزایش آنتروپی می‌نامند) ناشی از انبساط جهان، ممكن است منشأ آن چیزی باشد كه ما به عنوان رژه روبه‌جلو و بی‌وقفه زمان تصور می‌كنیم.از این دیدگاه، زمان چیزی نیست كه جدا از جهان وجود داشته باشد.
خارج از كیهان هیچ تیك‌تاك ساعتی وجود ندارد. اكثر ما تمایل داریم به زمان آن‌گونه كه نیوتن فكر می‌كرد، فكر كنیم: «زمان مطلق، درست و ریاضی به دلیل ماهیتش به طور یكنواخت و مستقل از هر چیز خارجی، جریان دارد.»
اما همانطور كه اینشتین اثبات كرد، زمان قسمتی از بافت جهان است. برعكس آنچه كه نیوتن باور داشت، ساعت‌های معمولی ما چیزی مستقل از جهان را اندازه نمی‌گیرند.
طبق گفته لوید، در واقع ساعت‌ها اصلا زمان را اندازه‌گیری نمی‌كنند. او می‌گوید: «اخیرا به موسسه ملی استاندارد و تكنولوژی در بولدر رفتم؛ یك آزمایشگاه دولتی كه محل نگهداری ساعت اتمی استاندارد است. من به آنها گفتم ساعت‌های شما زمان را بسیار دقیق اندازه می‌گیرند.
آنها در جواب گفتند، ساعت‌های ما زمان را اندازه‌گیری نمی‌كنند! من فكر كردم این حرف از سر تواضع است. اما آنها گفتند: نه، تعریف زمان آن چیزی است كه ساعت‌های ما اندازه‌گیری می‌كنند. این حرف كاملا درست است. آنها زمان استاندارد جهانی را تعریف می‌كنند. زمان با تعداد تیك‌های ساعت‌های آنها تعریف می‌شود.»
● زمان یعنی تیك‌تاك ساعت
روولی، مدافع جهان بدون زمان می‌گوید: زمان‌سنج‌های موسسه استاندارد، این كار را درست انجام می‌‌دهند. به‌علاوه نقطه‌نظر آنها با معادله ویلر-دویت سازگار است. «ما هیچ‌وقت زمان را نمی‌بینیم، ما تنها ساعت‌ها را مشاهده می‌كنیم.
اگر شما بگویید این جسم حركت می‌كند، واقعا منظورتان آن است كه جسم اینجاست وقتی عقربه ساعت شما اینجاست و به همین ترتیب مراحل حركت جسم را می‌توانید توصیف كنید.
ما می‌گوییم زمان را با ساعت اندازه می‌گیریم، اما تنها عقربه‌های ساعت را می‌بینیم نه خود زمان را و عقربه‌های ساعت درست مانند موارد مشابه دیگر تنها متغیرهای فیزیكی هستند. بنابراین به یك معنا ما تقلب می‌كنیم، زیرا آنچه واقعا مشاهده می‌كنیم متغیرهایی فیزیكی هستند به عنوان توابعی از متغیرهای فیزیكی دیگر، اما ما آن را طوری نمایش می‌دهیم كه انگار همه چیز در زمان تغییر می‌كند.
آنچه درباره معادله ویلر-دویت پیش می‌آید آن است كه ما مجبور به توقف این بازی می‌شویم. در عوض معرفی این متغیر ساختگی (یعنی زمان كه خودش مشاهده‌پذیر نیست)، باید تنها توصیف كنیم كه متغیرها چگونه به متغیرهای دیگر مرتبط هستند. سوال این است كه آیا زمان یك ویژگی بنیادی واقعیت است یا تنها یك نمایش ماكروسكوپی از چیزهاست؟
من آن را تنها یك اثر ماكروسكوپی می‌دانم؛ چیزی كه تنها برای اشیای بزرگ ظهور می‌یابد.» به‌طور خلاصه مساله این است كه ممكن است زمان در بنیادی‌ترین سطح واقعیت فیزیكی وجود نداشته باشد. منظور روولی از «اشیای بزرگ» هر چیزی است كه بزرگ‌تر از ابعاد اسرارآمیز پلانك باشد. تا به حال هیچ نظریه فیزیكی‌ای به‌طور كامل جهان را در ابعادی كوچك‌تر از ابعاد پلانك، توصیف نكرده است.
یك امكان آن است كه اگر فیزیكدان‌ها بتوانند نظریه كوانتوم و نسبیت عام را وحدت بخشند، فضا و زمان توسط نسخه تغییریافته‌ای از مكانیك كوانتومی توصیف خواهد شد. در یك چنین نظریه‌ای، دیگر یكنواخت و پیوسته نخواهند بود بلكه شامل بخش‌هایی گسسته (كوانتا) هستند.
درست مانند نور كه از بسته‌های منفرد انرژی با نام فوتون تشكیل شده است. اینها آجرهای سازنده فضا و زمان هستند و تصور اینكه فضا و زمان از چیز دیگری ساخته شده باشد آسان نیست. مولفه‌های فضا و زمان جز در فضا و زمان در كجا می‌توانند وجود داشته باشند؟
● كوانتای فضا و زمان
همانطور كه روولی توضیح می‌دهد، در مكانیك كوانتومی تمام ذرات ماده و همچنین انرژی را می‌توان به صورت موج توصیف كرد. موج نیز یك ویژگی غیرعادی دارد: تعداد نامحدودی از آن می‌تواند در یك مكان وجود داشته باشد. اگر روزی نشان داده شود كه زمان و مكان از كوانتا تشكیل یافته‌اند، تمام آنها می‌توانند در یك نقطه بدون بعد روی هم تلنبار شوند.
روولی می‌گوید: «به معنایی فضا و زمان در این تصویر ذوب می‌شوند. دیگر فضا وجود ندارد، تنها كوانتاهایی وجود دارند روی كوانتاهای دیگر بدون اینكه در فضا غرق شوند.»
روولی به همراه یكی از مهمترین ریاضیدانان دنیا یعنی آلن كونس از كالج فرانسه در پاریس روی این موضوع كار كرده است. آنها همراه هم چارچوبی را ارائه داده‌اند كه نشان می‌دهد، چگونه آنچه ما به عنوان زمان تجربه می‌كنیم ممكن است از یك واقعیت بی‌زمان و بنیادی‌تر ظهور یافته باشد.
همان‌گونه كه روولی توصیف می‌كند: «زمان احتمالا یك مفهوم تقریبی است كه در ابعاد بزرگ ظاهر می‌شود. كمی شبیه مفهوم سطح آب كه از لحاظ ماكروسكوپی معنا دارد اما در ابعاد اتمی معنای خود را از دست می‌دهد.»
روولی با فهمیدن اینكه توضیحاتش ممكن است راز زمان را عمیق‌تر كند، می‌گوید بیشتر دانش فعلی ما روزی گیج‌كننده به نظر می‌رسید. «من فهمیده‌ام كه این تصویر مشهودی نیست. اما این موضوع فیزیك بنیادی است: یافتن روش‌های جدید فكر كردن درباره جهان و دیدن اینكه آیا این روش‌ها كار می‌كنند یا نه. من فكر می‌كنم وقتی گالیله گفت زمین می‌چرخد، به همین شكل غیرقابل فهم بود.
فضا برای كوپرنیك شبیه فضا برای نیوتن نبود و فضا برای نیوتن مانند فضا برای اینشتین نبود. ما همیشه كمی بیشتر می‌آموزیم.» روولی احساس می‌كند كه یك انقلاب دیگر در مفهوم زمان به همین زودی اتفاق می‌افتد. «وقتی مقاله ۱۹۰۵ اینشتین منتشر شد، تفكر مردم درباره فضا-زمان را تغییر داد. ما دوباره در آستانه‌ واقعه‌ای شبیه آن هستیم.» وقتی گردوخاك‌ها فرو نشینند، زمان هرچه كه باشد می‌تواند حتی عجیب‌تر و وهم‌انگیزتر از چیزی باشد كه اینشتین می‌توانست تصور كند.

DiscoverMagazine, Jun. ۲۰۰۷
تیم فولگر
ترجمه: مریم جعفراقدمی

GPS چیست ؟

GPS چیست ؟

 

	ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز ۲ بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند.

 

 

 

 

 

 

سیستم محل یابی جهانی (Global Positioning Systems)، بک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با ۲۴ ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.

خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است

● GPS چگونه کار می کند؟

ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز ۲ بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد. حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین می کند.

گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل ۳ ماهواره برای محاسبه ۲ بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطاعات مفید دیگر، می نماید

● ماهواره های GPS

۲۴ عدد ماهواره GPS در مدارهایی بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مایل از سطح دریا گردش می کنند. هر ماهواره دقیقا طی ۱۲ ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد. سرعت هریک ۷۰۰۰ مایل بر ساعت است. این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند. همچنین باتری هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند بهمراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره ها NAVSTAR نیز گفته می شود.

در اینجا به برخی مشخصه های جالب این سیستم اشاره می کنیم:

▪ اولین ماهواره GPS در سال ۱۹۷۸ یعنی حدود ۳۵ سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.

▪ در سال ۱۹۹۴ شبکه ۲۴ عددی NAVSTAR تکمیل گردید.

▪ عمر هر ماهواره حدود ۱۰ سال است که پس از آن جایگزین می گردد.

▪ هر ماهواره حدود ۲۰۰۰ پاوند وزن دارد و طول باتری های خورشیدی آن ۵.۵ متر است.

▪ انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از ۵۰ وات است.

● گیرنده GPS

بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های GPS بهره ببرید. همچنین، باید از در دسترس بودن نقشه مناسب و بروزجهت ناحیه مورد استفاده تان، اطمینان حاصل کنید. امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود.

هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، می توان از GPS مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند. از سیستم محلیابی جهانی می توان در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمینلرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محلیابی باشد، بهره برد.

هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.

GPS چیست؟

GPS چیست؟

 

gps موقيت ياب ميباشد يعني بر روي صفحه ديجيتالي كه دارد هر لحظه توسط ماهواره به شما نشان ميدهد كه در كجا ايستاده ايد حتي اگر در كوه جنگل ويا دريا باشيد شما با زدن دكمه go ميتوانيد حركت كنيد تمام حركت شما بر روي اين صفحه ثبت و ظبط ميشود شما حين حركت ميتوانيد هر نقطه را ثبت كنيد چه در دريا باشد وچه در كوه حال در مسير برگشت نيز شما ميتوانيد هم از مسير ميانبر كه جي پي اس به شما نشان ميدهد استفاده كنيد هم به هر نقطه ايي كه خودتان ثبت كرديد حركت كنيد.
 ما برخي از جي پي اسها را به شما معرفي نموده ايم كه در ميان آنها برخي قابليت كاركردن در ايران را ندارد و برخي با دارا بودن قابليت كار كرد به زودي از رده خارج ميشوند واز كار ميفتند از جمله جي پي اسهايي كه در ايران بيشترين طرفدار را دارد Garmin12و Extrax vista ميباشد كه هر دو قابليت خوبي را دارا ميباشند .ادامه دارد..... Fish finder ماهي ياب اين وسله نيز هم كاربرد عمومي دارد و هم كاربرد بسزايي در صيادي ماهي ياب نيز با اتصال به آب دريا يا رودخانه ميتواند ماهي هاي بالاي پانزده سانتي متر را در صفحه نشان دهد همچنين دما وفاصله ماهي را در عمق نشان ميدهد فيش فايندر هاي حرفه ايي نيز وجود دارد كه ماهي هاي كوچكتر از پانزده سانت را نشان ميدهد صيادان با اين وسيله ميتوانند راندمان كار صيادي را بسيار بالا ببرند .

GIS چیست؟

GIS چیست؟

 

	سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است متشكل از داده ها، روشها و الگوریتمها، سخت افزار، نرم افزار، نیروی انسانی و شبكه كه برای ورود، مدیریت، تحلیل و نمایش "اطلاعات جغرافیایی" مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

 

 

 

 

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است متشكل از داده ها، روشها و الگوریتمها، سخت افزار، نرم افزار، نیروی انسانی و شبكه كه برای ورود، مدیریت، تحلیل و نمایش "اطلاعات جغرافیایی" مورد استفاده قرار می گیرد.

▪مولفه های GIS

▪نرم افزار

▪سخت افزار

▪نیروی انسانی

▪داده

▪شبكه

▪روشها و الگوریتمها

●لزوم استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی

سیستم اطلاعات جغرافیایی ابزاری قدرتمند برای كار با داده های مكانی می باشد. در GIS داده ها بصورت رقومی نگهداری می شوند لذا از نظر فیزیكی حجم كمتری را نسبت به روش های سنتی (مانند نقشه های كاغذی) اشغال می كنند.در یك GIS با استفاده از توانایی های كامپیوتر مقادیر بسیار عظیمی از داده ها را می توان با سرعت زیاد و هزینه نسبتاً كم نگهداری و بازیابی نمود. قابلیت كار كردن با داده های مكانی و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها و تركیب انواع مختلف داده ها در یك آنالیز و با سرعت زیاد، با روش های دستی سازگار نمی باشد.توانایی اجرای آنالیزهای مكانی پیچیده، مزیت های كمی و كیفی را برای GIS فراهم می كند. انجام پردازش های تكراری با در نظر گرفتن شرایط مختلف برای دستیابی به نتیجه بهینه،تنها توسط كامپیوتر امكان پذیر می باشد كه می تواند اینگونه عملیات را با سرعت زیاد و هزینه نسبتا كم انجام دهد. این توانایی تجزیه و تحلیل داده های مكانی است كه GIS را از دیگر سیستم های گرافیكی كامپیوتری (computer aided design) مجزا می سازد.امكان انجام آنالیزهای پیچیده با مجموعه داده های مختلف مكانی (spatial) و غیرمكانی (non spatial) بصورت توأم، مهمترین قابلیت GIS می باشد كه نمی توان آن را با روش های دیگر مثل روش های آنالوگ انجام داد.توانایی تجزیه و تحلیل توأم داده های مختلف، امكان ایجاد و استفاده از اطلاعات زمین مرجع را به شكلی كاملاً متفاوت با گذشته را فراهم می سازد. نه تنها امكان تركیب مجموعه داده های مختلف وجود دارد بلكه روش های مختلف را نیز می توان با یكدیگر تركیب نمود مثلاً روش های جمع آوری، رسیدگی و ممیزی و به روز رسانی داده ها را می توان با یكدیگر تركیب نمود. مثلاً وقتی كه تغییری در كاربری یا مالكیت یك قطعه زمین وارد سیستم GIS می شود، این سیستم می تواند دقت تغییرات را كنترل نموده و سپس نقشه و جداول مربوطه را به روز در آورد. بدین ترتیب كاربران GIS می توانند اطلاعات جدیدتر را در اختیار داشته و با توجه به نیازهایشان آن را بكار گیرند.

●مؤلفه های سیستم اطلاعات جغرافیایی

۱ ورودی داده ها (Data Input)

مؤلفه ورودی داده ها، آنها را از شكل موجودشان به شكل قابل استفاده در GIS تبدیل می كند. داده های زمین مرجع، معمولا به شكل نقشه های كاغذی و جداولی از اطلاعات توصیفی فایل های الكترونیك از نقشه ها و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها، عكس های هوایی و یا تصادیر ماهواره ای می باشند. وارد نمودن داده ها ممكن است به راحتی تغییر فرمت یك فایل و یا بسیار پیچیده باشد. ایجاد پایگاه های بزرگ داده ها ممكن است ۵ تا ۱۰ برابر سخت افزار و نرم افزار GIS هزینه در برداشته باشد. به طور كلی مرحله وارد نمودن داده ها بسیار وقت گیر و پر هزینه بوده و ممكن است ماه ها و یا حتی سال ها به طول انجامد. قبل از اینكه مرحله وارد نمودن داده ها آغاز شود، روش های وارد كردن این داده ها و استانداردهای كیفیت باید دقیقا مورد توجه قرار گیرند. روش های مختلف وارد نمودن داده ها باید براساس پردازش هایی كه قرار است روی داده ها انجام گیرند، استانداردهای مورد نظر برای دقت و خروجی هایی كه قرار است تهیه گردند مورد ارزیابی قرار گیرند.

۲ مدیریت داده ها (data management)

مدیریت داده ها یكی از مولفه های GIS بوده و شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده ها می باشد. روش های گوناگونی برای سازماندهی داده ها به صورت فایل هایی كه كامپیوتر بتواند آنها را بخواند وجود دارند. ساختار داده ها(data structure) روشی است كه داده ها براساس آن سازماندهی می شوند و چگونگی ارتباط فایل ها با یكدیگر (سازماندهی پایگاه داده ها)، تعیین كننده محدودیت های موجود در بازیابی اطلاعات و سرعت عملیات بازیابی می باشند.در هنگام ارزیابی سازماندهی داده ها باید نیازهای كوتاه مدت و دراز مدت كاربران در نظر گرفته شوند. این ارزیابی باید توسط شخصی انجام گیرد كه در روش های طراحی و تجزیه وتحلیل پایگاه داده های GIS متخصص باشد.

۳ تجزیه و تحلیل و كار با داده ها (data manipulation and analysis)

توابع مربوط به تجزیه و تحلیل و كار با داده ها در یك GIS، تعیین كننده اطلاعاتی هستند كه می تواند توسط این سیستم ایجاد شود. لیستی از قابلیت های مورد نیاز به عنوان جزئی از نیازمندی های سیستم باید تعریف شوند. مسئله ای كه معمولاً پیش بینی نمی شود این است كه ایجاد GIS در یك سازمان تنها باعث اتوماسیون بعضی فعالیت های خاص نمی گردد، بلكه ممكن است راه و روشی كه سازمان براساس آن كار می كند را نیز تغییر دهد. برای پیش بینی روش تجزیه و تحلیل داده ها در یك GIS نیاز به دخالت كاربران در مشخص نمودن توابع و عملكردهای لازم برای سیستم می باشد.

۴ خروجی داده ها (data output)

داده های خروجی در GIS های مختلف از لحاظ كیفیت، دقت و سهولت استفاده، بسیار متنوع تر از قابلیت های این سیستم ها می باشند. داده های خروجی ممكن است به اشكالی از قبیل نقشه، جدولی از مقادیر یا نوشتار بوده و بصورت كاغذی (hard copy) و یا بصورت رقومی (soft copy) ارائه گردند. توابع خروجی مورد نیاز براساس نیازهای كاربران تعیین می شوند لذا دخالت كاربران در مشخص نمودن خروجی های مورد نیاز بسیار مهم می باشد.

●تاریخچه GIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی)

از زمان اولین تمدن ها، برای نمایش اطلاعات مربوط به سطح زمین از نقشه استفاده می شده است ناوبران، نقشه برداران زمینی و ارتش از نقشه برای نمایش موقعیت مكانی عوارض جغرافیایی مهم استفاده می كرده اند. نقشه برداری زمین و تهیه نقشه ركن مهمی در امپراطوری روم باستان بود و با سقوط امپراطوری روم، تهیه نقشه نیز در آن دوران به فراموشی سپرده شد. تا اینكه در قرن هجدهم مجدداًدولتهای اروپایی به اهمیت تهیه نقشه برای طراحی و برنامه ریزی اراضی پی بردند و مؤسسات ملی مسئول تهیه نقشه پوششی كشورها شدند. نقشه های توپوگرافی برای نمایش محدوده اراضی، واحدهای اداری و مرزهای ملی تهیه می گردیدند. از آنجا كه مطالعه منابع طبیعی گسترش یافت، نقشه های موضوع(تماتیك) نیز برای نمایش اطلاعاتی از قبیل زمین شناسی، ژئومورفولوژی، خاك و پوشش گیاهی مورد استفاده قرار گرفتند. در قرن بیستم گسترش سریع علم و تكنولوژی باعث تقاضای بیشتری برای نمایش سریعتر و دقیقتر حجم های بزرگتری از اطلاعات جغرافیایی شد.امروزه توسعه تكنیك های عكسبرداری هوایی و سنجش از دور، تحولی عظیم در جمع آوری و تهیه داده های جغرافیایی بوجود آورده است كه كاربردهای گسترده تری داشته و آنالیزهای پیچیده تری را می طلبد. در حال حاضر داده های جغرافیایی سریعتر از آنكه بتوانند تجزیه و تحلیل شوند، جمع آوری می گردند.تا قبل از بوجود آمدن كامپیوترها، داده های جغرافیایی به طور سنتی با استفاده از نقشه ها و به صورت نقاط، خطوط و سطوح ترسیم شده برروی كاغذ یا فیلم، نشان داده می شدند. عوارض ارائه شده در نقشه توسط سمبلها و رنگهایی كه در لژاند نقشه تشریح می شدند، مشخص گردیده و گاهی نیز با نوشتار همراه بودند. بدین ترتیب نقشه و اطلاعات جانبی مربوط به آن، پایگاه داده های جغرافیایی را تشكیل می داد. نقشه های تماتیك منابع طبیعی بعنوان ابزاری برای ثبت و طبقه بندی مشاهدات مورد استفاده قرار می گرفت. آنالیزها بیشتر بصورت كیفی بوده و با بررسی های بصری بر روی نقشه انجام می شد. آنالیزهای كمی صرفاً با استفاده از خط كش جهت اندازه گیری فواصل و پلانیمتر برای اندازه گیری مساحت ها انجام می گرفت.ایده استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی و نقشه های رقومی كه قابلیت هم پوشانی لایه های اطلاعاتی مختلف را داشته باشند، مدتها قبل از اختراع كامپیوتر بیان گردیده است و به اواسط قرن نوزدهم میلادی باز می گردد. ایجاد عملی سیستم GIS و كاربردی شدن این سیستم در زمینه كاربردهای جغرافیائی در دهه های ۱۹۵۰، ۱۹۶۰ و اوایل دهه ۱۹۷۰ انجام شد. اولین سیستم اطلاعات جغرافیایی نخستین بار در كانادا توسط دكتر Tomlinsonجهت استفاده از آن در زمینه مدیریت جنگلها طراحی و اجرا گردید. با عرضه نسل های جدید كامپیوتر و كاهش سریع قیمت آن روند توسعه سیستم های GIS سرعت بیشتری یافت و تا پایان آن دهه چندین سیستم GIS در آمریكا و كانادا توسعه یافت.در دهه ۱۹۷۰ سیستم های CAD به سمت GIS توسعه یافتند و سیستم های تجاری GIS به بازار ارائه گردیدند. در دهه ۱۹۸۰ مینی كامپیوترها به بازار عرضه گردیدند و توسعه سیستم های پردازش تصاویر و ارتباط آن با GIS و توسعه پایگاههای داده ها بویژه پایگاه داده شیء گرا از ویزگیهای این دهه بود. در دهه ۱۹۹۰ سیستم های اطلاعات جغرافیایی در زمینه های نظیر محاسبات موازی، مدلسازی، تلفیق سنجش از دور و GIS، پایگاه داده های بسیار بزرگ و سیستم های هوشمند و استنتاجی(Deductive) حركت كرده و امروزه محققین به دنبال توسعه Web GIS و كاربردی كردن سیستم های خبره و با ساختار پایگاه داده استنتاجی و قیاسی(Inductive) می باشند بطوریكه آیكون های GIS در سالهای آینده حتی بر روی سیستم های عامل نظیر ویندوز نیز نصب خواهند شد.

 

 

			نویسنده: زنگی آبادی

انتخابی از منابع گوناگون

جغرافیا چیست؟

جغرافیا چیست؟

 

	اکثریّت مردم جهان در ۱۰ درصد سطح زمین زندگی می کنند. این نابرابری پراکندگی مردم جهان یکی از مهمترین حقایق جغرافیاست. برخلاف مناطق غیرمسکونی و مناطق دارای سکونتگاههای پراکنده، چهار منطقه در سیّاره زمین وجود دارد که دارای جمعیت متراکم هستند.

 

 

 

 

 

 

جایی که انواع مختلف انسان زندگی می کنند.

اکثریّت مردم جهان در ۱۰ درصد سطح زمین زندگی می کنند. این نابرابری پراکندگی مردم جهان یکی از مهمترین حقایق جغرافیاست. برخلاف مناطق غیرمسکونی و مناطق دارای سکونتگاههای پراکنده، چهار منطقه در سیّاره زمین وجود دارد که دارای جمعیت متراکم هستند.

۱) آسیای جنوب شرقی، شامل شرق چین، شبه جزیره هندوچین، کره و ژاپن

۲) شبه قاره هند و پاکستان، سریلانکا و سواحل برمه

۳) اروپای غربی و مرکزی

۴) شمال شرقی ایالات متحده و بخش کوچکی از کانادا که در مجاورت مرزهای این کشور قرار دارد.

از جمله مناطق دارای جمعیت پراکنده می توان سرزمین های قطبی، بیابان ها و حوضه گرم و مرطوب آمازون و مناطق مرتفع و بی حاصل آسیای داخلی را نام برد. ساکنان مناطق مختلف از نظر خصوصیّات فیزیکی با یکدیگر متفاوت هستند. همچنین از نظر زبانی که تکلّم می کنند، سطح تعلیم و تربیت، موسیقی و هنری که خلق می کنند و ابزار و فنونی که برای انجام فعّالیّت های انسانی بکار می برند، با یکدیگر فرق دارند.

● اختلاف در نوع مسکن

به عنوان نمونه ای از این نوع اختلاف های وسیع، می توان به مسکن اشاره کرد. تفاوت های موجود در انواع سرپناه، توسّط محقّق جغرافیا و توسط مسافری که علاقه مند به دانستن موقعیّت اشیاء در سطح زمین می باشد، براحتی قابل تشخیص است. خانه هایی که مردم در آن زندگی می کنند، از یک نقطه تا نقطة دیگر، بسیار متفاوت است. در قسمت هایی از ایالات متّحده که جنگل های وسیع، ذخایر چوب و الوار فراوانی را عرضه کرده است، خانه های چوبی به وفور یافت می شود.

سرخپوستان (یا بومیان) مناطق خشک جنوب غربی ایالات متّحده، خانه های خود را از خشت خام و یا خشت و سنگ بنا می کنند. ساکنان اولیة دشت های بزرگ غری آمریکا (که عاری از درخت است) تا قبل از آنکه حمل ادواری ایشان امکانپذیر شود، در خانه های محقّر گلی به سر می برند. در گوشه و کنار جهان، تفاوت ها و تضادهای مهمّی وجود دارد.

● اختلاف در نوع کشاورزی

در همة دنیا، مردم برای امور معاش ناچار هستند کار کنند و صدها نوع شغل مختلف دارند. بطور کلی هدف عمدة آنها تولید غذا، سرپناه و ابزار و ادوات است. مطالعة جغرافیا، شامل بررسی پراکندگی مشاغل عمده (مثل ماهی گیری، شکار، استخراج معدن، گلّه داری، چوب بری، کشاورزی، تولید کارخانه ای و تجارت) بر روی سیّارة زمین است. بخش اعظمی از زمین های روی کرة زمین، به کشاورزی اختصاص دارد. مزارع کشاورزی از تنوّع زیادی برخوردارند و همة آنها را می توان بر اساس پنج معیار زیر طبقه بندی کرد :

۱) نوع محصولات و دام ها

۲) روشهای کشاورزی

۳) میزان فعّالیّت های کشاورزی

۴) فروش محصولات

۵) تأسیسات لازم برای سکونت کشاورزان و فعّالیّت های کشاورزی

● نظام سکونتگاهی

انسانها برای ادامة فعّالیّت های خود به طرق مختلف روی سطح زمین استقرار یافته اند. بعضی از افراد بطور دائم در حال حرکت هستند و در سکونتگاه های موقتی به سر می برند. امّا اکثر مردم در سکونتگاه های پایدار زندگی می کنند. سکونتگاه های روستایی، سکونتگاه هایی هستند که در ارتباط با کشاورزی، چوب بری، استخراج معادن، ماهیگیری و شکار قرار دارند. در بعضی موارد، مردمی که به این فعّالیّت ها می پردازند، جدا از یکدیگر زندگی می کنند. مثلاً در برخی از مناطق جهان، کشاورزان در خانه های منفردی به سر می برند که در محل کار آنان واقع شده است. ما این خانه ها را خانه های پراکنده، می نامیم. ترتیب و نظام این سکونتگاه های پراکنده می تواند، یا بصورت منظّم و با طرح و نقشه های مختلف و یا بدون هرگونه نظم و نقشه ای معیّن باشد. در پاره ای از مناطق جهان نیز، کشاورزان، ماهیگیران، معدن چیان و کارگران صنعت چوب، در روستا بصورت دسته جمعی زندگی می کنند. سکونتگاه هایی با این خصوصیّت را سکونتگاه های متمرکز می نامند. شکل این گونه سکونتگاه ها از انواع خطّی تا مدور و به هم فشرده و یا مستطیل شکل متفاوت است. سکونتگاه های شهری، سکونتگاه هایی هستند که اکثر مردم آن به ارائه خدمات به خارج از شهر می پردازند. این قبیل سکونتگاه ها دارای مناطق گوناگونی هستند که در بعضی از قسمت های آن، خرید و فروش و تولید محصولات صورت می گیرد و بعضی قسمت های دیگر آن به مکان زیست اختصاص یافته است.

● تاریخ جغرافیا

قدیمی ترین جغرافیدانان در واقع همان طرّاحان و نقشه کشان هستند. امّا در یونان باستان، یعنی در جایی که جغرافیا به عنوان یک رشته از آن ظهور کرد، جغرافیدانان در واقع فیلسوفان طبیعی بودند که طیف وسیعی از اطّلاعات و مهارت ها را داشتند. مشهورترین محقّقان باستان، استرابو (متولد سال ۶۴ ق.م و متوفی به سال ۲۳ ب) یکی از مورّخان و جغرافیدانان یونانی بوده است. جغرافیای استرابو تنها اثر موجود است که شامل اقوام و کشورهای شناخته شده برای یونانیان و رومی های قدیم بوده است. در خلال عصر اکتشاف که از قرن پانزدهم شروع می شود، جغرافیا پس از قرن ها بی توجهی، تولدی جدید یافت. تا پیش از قرن ۱۸ میلادی آلمانی هایی (به نام های الکساندرفن همبلت و کارل ریتر) اوّلین افرادی بودند که به عنوان جغرافیدانان آکادمیک دست به کار نوشتن و تدریس شدند. از زمان آنها به بعد، اکثر جغرافیدانان محقّق، دانشمند و مدرّس هم بوده اند. جغرافیا در گذشته به صورت ترکیبی از دانش های مختلف بشری بوده است. اما جغرافیدانان امروز، اغلب متخصّص، آن هم تنها و در یک جنبه از جغرافیاست تا جغرافیا به صورت کلّی، مانند متخصص جغرافیای کشاورزی و متخصّص در کلیماتولوژی و همچنین متخصّص در جغرافیای ناحیه ای و غیره.

	منبع:روزنامه آفتاب