عنوان: تهیه پایگاه داده مکانی و طراحی جعبه ابزار هوش مکانی برای پردازش تحلیل زیرساخت های شهرستان ها و روستاهای ایران
هوش مکانی به عنوان بینشی که تصمیمگیری را متحول میکند، میتواند شیوه مدرنسازی عملیات سازمانها را با رویکردی جغرافیایی به منظور حل مسئله، برنامهریزی و پیشبینی بهبود ببخشد. در این نوشته بعد از معرفی هوش جغرافیایی به بررسی کاربردهای آن و ابزارهای فناوری اطلاعات جغرافیایی (GIS) در زمینه های کشف روابط و علل و الگوها در زمینه های مختلف دانشی پرداختیم. در این نوشته قدرت هوش مکانی با فنون رویم گذاری لایه ها و گیراندازی اطلاعات در فیلتر های زمانی – مکانی – انسانی به منظور آشکارسازی روندها و کشف روابط و علل رفتارها و رخداد ها بیان شده است. هدف این طرح تهیه و تنظیم استاندارد پایگاه داده مکانی (Standard GeoDatabase) و طراحی و کدنویسی جعبه ابزار (Toolbox) نرم افزاری تحلیل روستاها و آبادی های کشور است. این نرم افزار با استفاده از ژئودیتابیس استاندارد جفت شده به آن اجرا می شود. ژئودیتابیس قابلیت بروزرسانی و ویرایش را خواهد داشت. نرم افزار می تواند موقعیت آبادی ها را به روش انتخاب کاربر یا ورود موقعیت مکانی دریافت و بعد از پردازش خروجی های نقشه، نمودار یا جدول متناسب با نیاز کاربر را ارائه نماید. در ادامه نرم افزارهای موجود در این جعبه ابزار به همراه چشم انداز خروجی های آن آمده است.
این مقاله نشان می دهد که هوش مکانی و هوش جغرافیایی بعنوان کامل ترین بانک اطلاعاتی می تواند تصمیم گیری هوشندانه را در آینده نزدیک متحول کند.
هوش مکانی چیست؟
قابلیت GIS در هوش مکانی
چه کسی از هوش مکانی استفاده می کند؟
هدف این پژوهش
هوش جغرافیایی درک را تسریع می کند
آشکار کردن الگوهای پنهان
ارائه درک در زمان واقعی
ارائه ارزش تجاری
تاریخچه هوش جغرافیایی
هوش مکانی چیست؟
هوش مکانی یا هوش جغرافیایی (Geo-Spatial Intelligence)، بینش و بصیرتی است که از تجسم و تجزیه و تحلیل دادههای مکانی به دست میآید. لایهبندی دادههای خاص مکانی مانند جمعیتشناسی و پراکنش جمعیت در سطح زمین، ترافیک، محدودیت ها و موانع محیطزیست، فرصت ها و محدودیت های اقتصادی و آبوهوا روی نقشه یا داشبورد هوشمند، آگاهی و بینشهای منحصربهفردی را به مدیران انتقال میدهد. مدیران از هوش مکانی برای درک بهتر هر مکان و چرایی اتفاقات و برنامه ریزی برای انجام کارهای بعدی استفاده می کنند.
به تعریفی، هوش مکانی توانایی پردازش، تحلیل و تصمیم گیری بر اساس ابرداده های مکانی است. ابرداده های مکانی مجموعه عظیمی از اطلاعات است که موقعیت مکان ها را در سطح فضای سیاره زمین توصیف می کند. یکی از توانمندی های ویژه هوش مکانی طراحی نرم افزارهای قدرتمند برای انتقال مفاهیم و ادراک اطلاعات مکانی به متخصصان سایر رشته ها غیر از رشته های جغرافیایی است. درصد زیادی از دادههایی که امروزه استفاده میکنیم به مکانهای فیزیکی مرتبط هستند. از این رو، هوش جغرافیایی دانشی عملی است که نه تنها به نمایش دادههای مکان نیاز دارد، بلکه به درک عمیقی از اینکه اشیا کجا هستند، چرا آنجا هستند و چه اتفاقی ممکن است در یک مکان خاص رخ دهد، نیاز دارد. در این توضیح، هوش مکانی با مفاهیمی مانند فاصله و مجاورت اشیا در سطح فضای جغرافیایی کشور، استان، شهرستان و محله مرتبط است. با جمع آوری داده های مکانی و استفاده از تحلیل های فضایی بحرانی، بهتر و سریعتر می توانیم مسائل دنیای واقعی را حل کنیم.
در دنیای کسب و کار، از این توانمندی به عنوان هوش مکانی یاد می شود. در صنایع دفاعی و نظامی، به عنوان GEOINT شناخته می شود. در علوم اقتصادی به آن با عنوان هوش و ادراک فضایی گفته می شود. علیرغم تفاوت در نامها، هوش جغرافیایی برای استفاده از ابردادههای مکانی از طریق تجزیه و تحلیل مکانی و استدلال برای رسیدن به درک عمیق و بصیرت درباره هر مکان مورد نظر استفاده میکند.
قابلیت GIS در هوش مکانی
یکی از ابزارهای قدرتمند در پیاده سازی دیدگاه هوش مکانی در زمینه های مختلف، فناوری سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) است که برای تولید اطلاعات جغرافیایی و تجزیه و تحلیل داده های غنی مربوط به مکان های روی سطح زمین، و تولید نقشه های قابل درک برای غیرمتخصصین استفاده می شود. ما از GIS و ابزارهای قدرتمند تجزیه و تحلیل آن برای تجسم، تجزیه و تحلیل و درک مقادیر زیادی از دادههایی که برای حمایت از تصمیمگیری آگاهانه در هر مرحله از پروژه جمعآوری میشوند، استفاده میکنیم. قابلیتهای پیشرفته GIS و فنون ژئوماتیک در سطح چند رشتهای ارائه می شود. با این فناوری، راهحلهای نوآورانه با تخصص در برنامه نویسی، اصول برنامهریزی، مخاطرات هیدروژئومورفولوژی، مدلسازی مکانی (GIS Model Builder)، نقشهبرداری ریسک، مدیریت منابع طبیعی، تجسم سه بعدی فضایی (GIS ArcScene) و تجزیه و تحلیل دید بینالمللی، تحلیل های مکانیابی فازی (Fuzzy) در GIS، انتخاب سایت/انتخاب مسیر و توسعه و سفارشیسازی سیستم GIS با دیدگاه هوش مکانی قابل پیاده سازی است.
اکنون دادهها به روشهای متنوعی از جمله بررسیهای زمینی، سنجش از دور مانند عکاسی ماهوارهای و LiDAR یا حسگرهای GPS جمعآوری میشوند. در چرخه عمر یک پروژه، داده ها را می توان به دلایل مختلفی مورد استفاده قرار داد و ما اطمینان می دهیم که این اطلاعات به درستی اندازه گیری، مدیریت، نسبت دهی و برای تجزیه و تحلیل و تجسم چند رشته ای ذخیره و پردازش می شود.
چه کسی از هوش مکانی استفاده می کند؟
رهبران در تجارت و مدیریت کسب و کارها و دولت ها از این فناوری جغرافیایی در مکان یابی برای برآورده کردن طیف گسترده ای از نیازها استفاده می کنند. نمونههایی از موارد استفاده از اطلاعات جغرافیایی شامل یافتن مکانهای بهینه در انتخاب سایت خردهفروشی، مدیریت داراییها در زمان واقعی، بهینهسازی زنجیره تامین، و ساخت یا نگهداری زیرساختهای حیاتی موجود است.
مالکان کسب و کارها و بنگاه های تجاری، افسران نظامی و ارائه دهندگان خدمات عمومی برای برنامه ریزی رویدادها، مدیریت بازارها و پاسخگویی به شرایط اضطراری به بینش های اطلاعات مکانی تکیه می کنند. موارد استفاده از هوش مکانی به طور گسترده در دامنه های گوناگون و صنایع متفاوتی پخش شده است. چه ما از هوش مکانی برای خدمات نظامی، تجاری یا خدمات عمومی استفاده کنیم، ارائه بینش در مورد آنچه روی زمین اتفاق می افتد، کجا و چرا آنجا اتفاق می افتد بسیار مهم است.
هدف این پژوهش
مهمترین اهداف و خروجی های این طرح به شرح زیر خواهد بود.
- تدوین گزارش متنی از پیشینه تجربیات کشورهای جهان در پیاده سازی هوش جغرافیایی
- تدوین استاندارد های پایگاه داده مکانی براساس معیارها و چهارچوب های جغرافیایی
- تهیه و تولید پیایگاه داده و طراحی جعبه ابزار هوش مکانی برای پردازش تحلیل زیرساخت های روستاها
- تهیه جعبه ابزار با کدنویسی پایتون در برنامه ArcGIS شامل نرم افزار های تحلیل روستاهای ایران. این جعبه ابزارشامل نرم افزارهای زیر است.
- نرم افزار تحلیل درجه خطر زیرساخت های روستا ها در برابر مخاطرات سیل و زلزله بعنوان پرخسارت ترین مخاطرات در کشور
- نرم افزار تحلیل موقعیت مکانی بهینه استقرار زیرساخت های جدید با درونیابی زمین آماری (Geostatistical Analysis) اطلاعات
- نرم افزار تهیه گزارش از وضعیت موجود زیرساخت های روستاها و آبادی های کشور
- نرم افزار گزارشگیری و شبیه سازی اجرای طرح ها و پروژه های عمرانی در روستاها با روش زمین آماری جهت نمایش تبعات مثبت و منفی راه اندازی و استقرار یا توسعه زیرساخت ها
- نرم افزار کشف علل رخداد ها و الگوهای مکانی در روستاها با گیراندازی داده ها و اطلاعات
- نرم افزار کشف و شناسایی موارد نامتعارف و آنامولی ها در روستاها با گیراندازی دیتاهای استانداردشده
هر یک از این نرم افزار ها می تواند برای اهداف مشخص و براساس یک ژئودیتابیس واحد طراحی و تنظیم گردد. در هر یک از این ابزارها کاربر با وارد کردن یک روستا یا انتخاب روستا یا موقعیت مکانی و مشخص کردن روش تحلیل می تواند خروجی های قابل تفسیر به همراه ویدئوی راهنما تهیه کند. نتایج نرم افزار های اکتشافی و شناسایی می تواند بصورت خروجی جدول، نقشه و نمودارهای حرفه ای باشد.
در ادامه برخی از مزیت های این جعبه ابزار و ژئودیتابیس متصل به آن آمده است.
هوش جغرافیایی درک را تسریع می کند
تصمیم گیرندگان در بخشهای مختلف به حجم بی سابقه ای از ابرداده های تجاری دسترسی دارند. قرار دادن آن داده ها در زمینه موقعیت مکانی به این صورت است که چگونه آن را درک می کنیم و آن را به کار می گیریم. مکان موضوع مشترکی است که منابع داده های متفاوت را به هم متصل می کند و ارتباط های چون و چرایی را درباره رفتارها و رخداد ها در سطح آبادی ها نشان می دهد.
آشکار کردن الگوهای پنهان
تجسم و تجزیه و تحلیل داده ها بر روی نقشه روابط و روندها را برای درک دقیق تر یک موقعیت یا سیستم آشکار می کند. الگوهای پنهان را می توانیم با رویهم قراردادن لایه های مکان های مفهومی (ذهنی معنوی) مانند اطلاعات قیمت زمین و لایه مکان های مرئی (شیئی – مادی) مانند شیب زمین و صدها لایه دیگر می توانیم کشف کنیم. همچنین اشتراک و اجتماع مجموعه های انسانی مانند قومیت و تقاطع مجموعه ها در طبقات اقتصادی می توانند توانایی تشدیدکنندگی عوامل را نمایان سازد. برای مثال، فردی که هم در روستایی محروم زندگی می کند و هم خصوصیات قومیتی بخصوصی دارد می تواند از دو عامل تضعیف کننده آسیب ببیند و رفتارهای متفاوتی را از خود بروز بدهد. در مثال دیگر، زمینی که هم در منطقه پرشیب قرارداد و هم از منازعات محلی یا صدها شرط دیگر را تجربه می کند می تواند محدودیتهای توسعه زیرساختی را نشان بدهد.
ارائه درک در زمان واقعی
رهبران از تجزیه و تحلیل مکان استفاده می کنند تا داده های خام را به بینشی تبدیل کنند که تصمیم گیری در لحظه را با بهترین اطلاعات ممکن توانمند می کند. فیلتر کردن اطلاعات اضافی و گیرانداختن اطلاعات خاص در فیلتر های مکانی می تواند کشف رخداد ها و اتفاقات مکانی را برای ما آسان نماید. روندهای زمانی نیازمند تغذیه در طول زمان است که با درک جغرافیای زمانی و فشردگی زمان جغرافیایی هماهنگ می شود. همانطور که در بالا اشاره شد اشتراک و اجتماعی مجموعه های اجتماعی و مجموعه های مکانی می تواند روندها و تصمیم گیری های آینده را تحت تاثیر قرار بدهد. برای مثال ، اشتراک دو مجموعه قیمت زمین و راه اندازی یک زیرساخت فرصت ساز در یک منطقه می تواند منازعاتی و موانعی را برای آزادسازی اراضی به منظور اجرای طرح های زیرساختی جدید فراهم سازد. نمونه آن را می توانیم در عدم سازگاری زارعان برای آزادکردن زمین به منظور توسعه راه آهن بعد از ساخت سد و سیستم آبیاری مجهز مشاهده کنیم. درصورتی که اگر راه آهن قبل از تجهیز سسیتم آبیاری و سدسازی توسعه می یافت می توانستیم شاهد توافق زارعان برای واگذاری زمین برای توسعه زیرساخت راه آهن باشیم.
ارائه ارزش تجاری
یکپارچه سازی تمام اطلاعات مرتبط بر اساس مکان، سازمان ها را قادر می سازد تا با چالش ها به طور کل نگر برخورد کنند و راه حل های تاثیرگذار را بیابند. در این سیستم ما می توانیم قبل از راه اندازی یک طرح یا پروژه عمرانی یا اجتماعی آن را در محیط نرم افزاری هوش جغرافیایی پیاده سازی کنیم و واکنش های اجتماعی و تاثیرات اقتصادی و محیطی آن را بررسی کنیم. در این سیستم قبل از پیاده کردن یک طرح می توانیم آن را در محیط کامپیوتری شبیه سازی و تبعات و معضلات آن را در آینده مشاهده کنیم.
تاریخچه هوش جغرافیایی
در ایالات متحده، هوش اطلاعات جغرافیایی (GEOINT) به پردازش و نمایش اطلاعات مربوط به فعالیت های انسانی روی زمین گفته می شود که از بهره برداری و تجزیه و تحلیل تصاویر، سیگنال ها یا امضاها با اطلاعات مکانی به دست می آید. اصطلاح GEOINT ویژگیهای فیزیکی و فعالیتهای ارجاعشده جغرافیایی روی زمین را توصیف، ارزیابی و به صورت بصری به تصویر میکشد. هوش جغرافیایی یا GEOINT، همانطور که در قوانین ایالات متحده تعریف شده است، شامل تصاویر، هوش تصویری (IMINT) و اطلاعات مکانی است.
دانش GEOINT و صنایع مرتبط دیگر محدود به دولت ایالات متحده یا حتی قدرت های نظامی پیشرو جهان نیست. علاوه بر این، کشورهایی مانند هند کنفرانس های خاص GEOINT را برگزار می کنند. در حالی که سایر کشورها ممکن است هوش جغرافیایی را تا حدودی متفاوت از ایالات متحده تعریف کنند، استفاده از داده ها و خدمات GEOINT در همه این کشورها یکسان است.
در اینجا هوش مکانی، یا اصطلاح پرکاربرد GEOINT، یک رشته اطلاعاتی است که شامل بهرهبرداری و تجزیه و تحلیل دادهها و اطلاعات مکانی برای توصیف، ارزیابی و به تصویر کشیدن ویژگیهای فیزیکی (طبیعی و ساختهشده) و فعالیتهای مرجع جغرافیایی بر روی زمین است. منابع دادههای اطلاعات مکانی شامل تصاویر و دادههای نقشه ای جغرافیایی، چه توسط ماهوارههای تجاری، ماهواره دولتی، هواپیماها (مانند وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) یا هواپیماهای شناسایی) و یا با وسایل دیگر، مانند نقشهها و پایگاههای داده تجاری، اطلاعات سرشماری، GPS جمعآوری شده باشند. نقاط راه، شماتیک های ابزار یا هر داده گسسته ای است که دارای مکان هایی روی زمین باشد. به رسمیت شناختن روزافزون جغرافیای انسانی، هوش اجتماعی-فرهنگی، و دیگر جنبههای حوزه انسانی یک حوزه حیاتی از دادههای GEOINT به دلیل ارجاع جغرافیایی فراگیر است. در حال حاضر جمعیتشناختی، قومنگاری، و داده های ثبات سیاسی یک حوزه تشخیصی در حال ظهور است که دامنه وسیع ایده هایی از عرض و عمق GEOINT را ترسیم می کند. هوش مکانی باید حتی بیشتر تکامل یابد تا بتواند اشکال گوناگون اطلاعات فراتر از منابع سنتی اطلاعات جغرافیایی و مکانی را ادغام کند.
گاهی اوقات این سؤال مطرح می شود که GEOINT چگونه با سایر فعالیت های تحلیلی مکانی متفاوت است. اصول اول زیر را به عنوان نشانگرهایی می توان پیشنهاد کرد که دامنه حرفه ای را از نظر منحصر به فرد بودن و ارزشمندی تعریف می کند. این اصول اولیه عبارتند از:
اصطلاح GEOINT، ریشه در علوم زمین فضایی، فناوری های زمین فضایی و یک صنعت تجاری دارد که به دنبال استفاده از دانش برای دستیابی به مزیت تصمیم گیری است. دستیابی به یک مزیت تصمیم گیری ممکن است منجر به انکار اطلاعات و فریب (D&D) یا نیازمند آن باشد. تجزیه و تحلیل در یک تیم متشکل از منابع انسان و ماشین رخ می دهد. فناوری GEOINT نشان می دهد که چگونه عمل انسان توسط چشم انداز فیزیکی و درک انسان از زمین محدود می شود. هوش جغرافیایی به دنبال پیش بینی الگوهای زندگی برسطح سیاره زمین در طول زمان است. داده ها و سیستم های فنی منعکس کننده تعصبات انسانی هستند که باید در این زمینه ملاحظات لازم پیش پردازشی انجام گیرد.
