مقدمه ای بر GIS یک سیستم اطلاعاتی است که پردازش آن بر روی اطلاعات مکان مرجع یا اطلاعات جغرافیایی است و به کسب اطلاعات در رابطه با پدیده هایی می پردازد که به نحوی با موقعیت مکانی در ارتباط اند.
به کار گیری این ابزار با امکان استفاده از شبکه های اطلاع رسانی جهانی، یکی از زمینه های مناسب و مساعد در جهت معرفی توان ها و استعداد های کشور در سطح جهانی است.
گسترش روز افزون شبکه کاربران این سیستم ها از جمله نکات اساسی است که می تواند به قابلیت ها و توانایی های این سیستم بیفزاید.
در حال حاضر از این سیستم ها بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخش های مختلف (مانند مطالعات زیست محیطی، برنامه ریزی شهری و خدمات پستی، مطالعات جمعیتی و مدیریت تأسیسات شهری مثل برق، آب، گاز و ...) استفاده می شود و با گذشت زمان و توسعه سیستم ها، کاربرد GIS به کلیه بخش های مرتبط با زمین گسترش یافته است.
مطالعات حاضر نیز با در نظر گرفتن مسائل فوق در صدد است ضمن معرفی بخشی از توان ها و مزایای این سیستم ها در دسترسی سریع به اطلاعات، تحویل اطلاعات به طور یکجا و با هم، به هنگام سازی، دقت و سرعت بالای عمل، و...
کاربرد و نحوه استفاده از آن را در ارتباط با مجموعه اطلاعات علوم زمین مورد بررسی قرار دهد و ارزیابی نماید تاریخچه ایجاد GIS (مروری بر مطالعات انجام شده) اولین نمونه از یک GIS ملی، GIS کانادا است که از اواخر 1960 به بعد به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته است.
در دهه 1970 و 1980 میلادی پیشرفت های قابل ملاحظه ای در فناوری GIS به وجود آمد، به طوری که عبارت « سیستم اطلاعات جغرافیایی» در مورد مجموعه ابزار هایی برای تحلیل و نمایش نقشه ها و ادغام فنون و شیوه های آماری و نقشه ای و کاربرد فراگیر تر آن به ویژه برای تحلیل تأثیرات و خط مشی های دولتی بکار گرفته شد.
در حالی که سابقه فناوری GIS در کشور های غربی از جمله کانادا و آمریکا به بیش از 40 سال می رسد، فن آوری GIS در اغلب کشور های جهان سوم بسیار جوان می باشد.
از ویژگی های GIS در کشور های غربی هماهنگی بین فناوری و آموزش و کاربرد آن است، در حالی که در کشور های جهان سوم، ورود فناوری قبل از آموزش و مهارت اندوزی مربوط به آن صورت می گیرد.
در ایران اولین مرکزی که به طور رسمی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی را در کشور آغاز کرد سازمان نقشه برداری کشور بود که در سال 1369 بر اساس مصوبه مجلس شورای اسلامی، عهده دار طرح بکار گیری این سیستم شد.
این سازمان در حال حاضر مشغول تهیه نقشه های توپوگرافی 1:25000 از عکس های هوایی با مقیاس 1:40000 می باشد و این فرصتی است برای تبدیل این نقشه ها به ساختار های رقومی و تأسیس پایگاه توپوگرافی ملی که نیاز های کاربران را در زمینه GIS برآورده می کند.
در همین راستا «شورای ملی کاربران سیستم های اطلاعات جغرافیایی» به منظور سیاست گذاری، برنامه ریزی و هماهنگ سازی فعالیت ها در زمینه GIS، تحلیل نیازمندی ها و همچنین بهره برداری شایسته از کلیه ظرفیت های علمی، فنی و نیروی انسانی در راستای ایجاد و بکاری گیری GIS و با توجه به وظایف سازمان نقشه برداری کشور در خصوص تدوین و ایجاد سیستم های اطلاعات جغرافیایی ملی، در دیماه 1372 تأسیس گردیده است.
فعالیت های اجرایی پروژه ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی در وزارت صنایع و معادن از فروردین 1371 آغاز گردید و هم اکنون از این سیستم به طور گسترده در ارتباط با فعالیت های آن استفاده می گردد.
از دیگر موسساتی که در زمینه این سیستم فعالیت می کند می توان شهرداری تهران، وزارت مسکن و شهرسازی، وزارت جهاد کشاورزی، موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و سازمان جنگل ها و مراتع را نام برد.
در دانشگاه های کشور تاکنون از این سیستم، چنان که باید به عنوان یک فناوری با قبلیت بسیار بالا برای در اختیار قرار دادن طراحی پروژه ها در رشته های مختلف استفاده نگردیده است.
عناصر اصلی تشکیل دهنده سیستم های اطلاعات جغرافیایی GIS بر روی هرمی با چهار طبقه زیربنایی ساخته شده است: سخت افزار: با توجه به مرحله ای که مطالعات در آن قرار دارد، کاربران می توانند از سخت افزار های موجود در دسته بندی زیر استفاده نمایند: سخت افزار های مرتبط با ورود اطلاعات (صفحه کلید، رقومی کننده، اسکنر و...) سخت افزار های مرتبط با مدیریت اطلاعات (سخت افزار های جانبی رایانه ها مانند ماوس و...) سخت افزار های مرتبط با خروج نتایج (چاپگرها، رسام ها و...) نرم افزار: برای راه اندازی برنامه رایانه ای لازم است.
از معروف ترین آنها می توان به «Arc gis,Arc map,Arc info,Arc view,Espanz,Map info » اشاره نمود که دارای توابع عملیاتی متعددی در جهت تجزیه و تحلیل مسائل و محاسبات آماری هستند و عمدتاً توسط شرکت های بزرگ رایانه ای تولید می گردند.
هر یک از این نرم افزارها برای مطالعات خاصی برنامه ریزی شده و دارای محدودیت ها و محاسن خاص خود می باشد.
اطلاعات: بدون اطلاعات نه هدفی وجود دارد و نه پیشنهادی.
تمرکز توجه روی اطلاعات است.
در واقع اکثر فعالیت ها برای اطلاعات انجام می شود، زیرا اطلاعات قلب GIS را تشکیل می دهد.
کیفیت اطلاعات یکی از مهم ترین موضوعات قابل توجه و اساسی می باشد.
کیفیت اطلاعات در ارتباط مستقیم با دقت، صراحت، مبانی علمی، ترکیب اطلاعات، و تحلیل و مدلسازی است.
سازمان و نیروی انسانی: مهم ترین بخش تشکیل دهنده GIS است چرا که سازمان و نیروی انسانی است که عملیات GIS را کنترل می کند.
سخت افزارها و نرم افزارهای بسیار قوی GIS بدون پشتیبانی کادر منجر به کارایی مناسب نخواهند رسید.
برای اجرای موفق سیستم، سازماندهی نیروهای متخصص و کارامد که در جهت اجرا، بهینه نمودن و نهایتاً راهبری سیستم ها نقش های گوناگونی را ایفا می نماید، الزامی است.
منابع اطلاعات جغرافیایی،ورودی GIS نقشه یکی از منابع اصلی نقشه است که در شناخت محیط و مطالعات مختلف ،توسعه و عمران پایه و سرآغاز سایر فعالیت ها است.بنا به وسعت و حجم کار و نیاز هر یک از مراحل مطالعه و برنامه و طرح تا اجرا و نظارت در مقیاس های مختلف نقشه هایی با اطلاعات مناسب مورد بهره برداری می باشد.
2-عکس هوایی منبع دیگر عکس های هوایی می باشد که سال ها در شهرسازی و فعالیت های عمرانی و برق مورد استفاده قرار گرفته است،قدمت عکسبرداری هوایی زیاد نبوده و مقارن با پیدایش صنعت پرواز و هنر عکاسی است.
عکس های هوایی به دلیل این که حاوی اطلاعات زیادی از زمین هستند به کمک آنها می توان بدون تماس و کار گسترده میدانی به شناخت نسبتا جامعی از منطقه مورود مطالعه دست یافت.معمولا عکسبرداری هوایی به منظور تهیه نقشه توپوگرافی انجام می یابد ،و مطالعه کمی و کیفی سرزمین از اهداف بعدی است.از بررسی حوزه نفوذ،محدوده شهر ،تشخیص کاربریهای موجود کیفیت ساختمان ها و بناهای مسکونی ،مطالعه ترافیک و پارکینگ ،مکانیابی ،جهات توسعه ،تراکم مسکونی ،مراحل توسعه و رشد شهر،مکانهای باستانی و تاریخی و همچنین برآورد جمعیت ،با استفاده مناسب از عکسهای هوایی میسر است.
عکسهای هوایی تصویر کامل از تمام عوارض ظاهری است ،با بررسی عکسهای تهیه شده در تاریخهای مختلف ،نحوه گسترش و سیر تحول فیزیکی قابل بررسی بوده و تشخیص علت وجودی هسته اولیه شهر ، راههای امکان پذیر ، سبک بنا و بافت شهری شناخته می شود.
یکی از کاربردهای با ارزش عکسهای هوایی در بررسی و تشخیص تجانس بین مناطق مختلف شهری است که دارای ویژگی های اکولوژیکی مشابه هستند.
این مورد به کاربردی خاص اختصاص دارد.
بهره برداری از عکسهای هوایی مستلزم آشنایی با مبانی اولیه تفسیر عکس است.
در کاربرد عکسهای هوایی ضمن آشنایی با مبانی اولیه و اصول تفسیر از جمله شناخت عوامل موثر و تعیین کننده تفسیر مثل: منبع نور خورشید منبع اصلی نور است که پرتو الکترومغناطیسی را منتشر می سازد با توجه به طول موجهای مختلف تشعشع خورشید ، مقدار زیادی از نور به وسیله اتمسفر جذب می گردد و نوری که به رنگهای متنوع دیده می شود طیف قابل رویت نور خورشید هستند.
اشیا و پدیده های طبیعی و مصنوعی روی زمین میزان دریافت نور در پدیده های مختلف زمین متفاوت بوده و شرایط جنس ، رنگ و نوع عناصر در میزان دریافت و بازتاب نور تاثیر مستقیم داشته و خود پایه تشخیص عوارض از یکدیگر است.
فیلم و دوربین عکسبرداری هوایی فیلم و عکس از نقطه نظر قشر حساس از مهمترین و پیچیده ترین عواملی است که می تواند نسبت به بخشهای مختلف طیف نوری حساس و دارای سرعت مشخص باشد و دوربین عکس برداری و عامل تعیین کننده آن عدسیها ، فاصله کنونی و زاویه دید ، در دقت و وضوح تصویر قابل توجه است.
شناخت اشیا و عوارض از جمله شکل ، اندازه ، رنگ، سایه، نقش، تن، نحوه استقرار و همجواری عوارض و بافت و آگاهی از زمان عکسبرداری، تفاوت عکسبرداری در فصول مختلف سال، و همچنین در مواردی آشنایی با ابزار و وسایل تفسیر از جمله عوامل مهم شناخته می شوند ولی آنچه از همه موارد یاد شده اهمیت بیشتری دارد، تجربه و ممارست در تفسیر عکسهای هوایی است.
3-تصاویر ماهواره ای در سالهی اخیر اطلاعات ماهواره ای و تکنولوژیکی جدید سنجش از دور پیشرفتهای چشمگیری داشته و بکار گیری تصاویر ماهواره ای در بررسی های مختلف زمین هر روز از وسعت بیشتری برخوردار می گردد.
در سالهی اخیر اطلاعات ماهواره ای و تکنولوژیکی جدید سنجش از دور پیشرفتهای چشمگیری داشته و بکار گیری تصاویر ماهواره ای در بررسی های مختلف زمین هر روز از وسعت بیشتری برخوردار می گردد.
بدیهی است این تکنولوژی از ویژگیهایی برخوردار است که در بسیاری از موارد جایگزین عکسهای هوایی می گردد.
چرخش منظم ماهوارههای سنجش از دور به دور زمین، امکان ثبت اطلاعات و تصویر برداری تکراری و دسترسی به اطلاعات جدید و آگاهی از هرگونه تغییرات فضایی را میسر می سازد.
در دانش سنجش از دور می توان اطلاعت مفیدی از اشیا و پدیده های مختلف روی زمین را بدون تماس فیزیکی از فاصله دور به دست آورد.
ثبت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سطح زمین از فاصله دور به وسیله دوربینهای چند باندی مخصوص و ابزارهای ویژه- سنجنده – که بر روی سکوهای مختلف مانند ماهواره نصب می شوند، حاصل میگردد.
با تجزیه و تحلیل این خصوصیات، اطلاعات مورد نیاز به دست می آید.
سنجش از دور دارای دو فرایند اصلی تصویر برداری و تجزیه و تحلیل تصاویر می باشد که روش های مختلف تصویر برداری عامل تفاوت و خصوصیات گوناگون اطلاعات ماهواره ای است.
اطلاعات ماهواره ای منتج از ثبت تغییرات در یکی از میدانهای الکترومغناطیسی، ثقل و یا امواج صوتی است که در این بحث تاکید بر ثبت میدان الکترومغناطیسی است.
لازمه تصویر برداری برخورد انرژی از منبع نوری با اشیا و پدیده های سطح زمین است و همانطور که در ارتباط با عکسهای هوایی نیز آمد خورشید بزرگترین منبع انرژی است و انتقال انرژی به زمین به صورت امواج الکترومغناطیسی صورت می گیرد، در عمل بسیاری از امواج با برخورد به جو تحلیل شده و در نتیجه انرژی خورشید در محدوده خاصی از طیف الکترومغناطیسی به سطح زمین می رسد و از برخورد امواج با پدیده های مختلف ترکیبی از انعکاس، جذب و نور انرژی صورت می گیرد که تفاوت در میزان شدت و ضعف هر عمل و نیز ثبت واکنشهای پدیده ها در طول موجهای مختلف تشخیص شییء و یا پدیده مورد نظر را امکان پذیر می سازد.
اطلاعات ماهواره ای در باندهای نوری مختلف دارای خصوصیاتی است که در بهره گیری از تصاویر، آگاهی از آن شرایط ضروری است.
ویژگیهای مهم آن عبارتند از: مقیاس، درجه روشنایی، تن، رنگ، کنتراست، گام خاکستری، قابلیت تفکیک، و تشخیص عوارض، قدرت ثبت و میزان پوشش می باشد.
دو سیستم اطلاعات ماهواره ای مادون قرمز و راداری در مطالعات شهری نیز مورد بهره برداری قرار می گیرد.
تصویر برداری راداری در کشورهایی که اغلب اوقات دارای هوای ابری بوده و فرصت عکس برداری هوایی و یا تصویر برداری مادون قرمز نمی باشد، دارای ارزش خاص است و یا در حالتی که به اطلاعات سریع وجدید در مورد تغییرات ناگهانی نیازمندند(مثلا در شهرهایی که در اثر سانحه ای مثل تخریب ناشی از گردبادها، زلزله ها، سیلابها و یا حملات نظامی آسیب دیده اند)بهترین سیستم راداری است.
فرآیند تحلیل اطلاعات در سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS یک سیستم رایانه ای است که چهار قابلیت اساسی ذیل را در رابطه با داده های زمین مرجع فراهم می آورد: ورودی داده ها ورودی داده ها شامل سیستم های اسکنر،سیستم عددی کننده نقشه، نوشته ها و اسامی، ذخیره کامپیوتر، ایستگاه فعال کاری مدیریت داده ها پردازش و تحلیل داده ها خروجی داده ها کاربردها و توانایی های سیستم های اطلاعات جغرافیایی بطور اجمال قابلیت های GIS نسبت به سیستم های اطلاعاتی مشابه و روش های دستی را می توان به شرح ذیل بیان داشت: قابلیت جمع آوری، ذخیره، بازیابی و تجزیه و تحلیل اطلاعات با حجم زیاد قابلیت برقراری ارتباط بین اطلاعات جغرافیایی (نقشه) و اطلاعات غیر جغرافیایی (جداول اطلاعاتی) و ایجاد امکانات تجزیه و تحلیل اطلاعات جغرافیایی با استفاده از اطلاعات غیر جغرافیایی و بالعکس توانایی انجام طیف وسیعی از تحلیل ها مانند روی هم قرار دادن لایه ها، پیدا کردن اشیای مختلف با استفاده از خاصیت نزدیکی آنها به یک شیء خاص، شبیه سازی، محاسبات تعداد دفعات وقوع یک حادثه در فاصله مشخص از نقطه یا نقاط معین و...
داشتن دقت، کارایی، سرعت عمل زیاد و سهولت در بهنگام سازی داده ها توانایی انجام محاسبات آماری مانند محاسبه مساحت و محیط پدیده های مشخص شده قابلیت ردیابی و بررسی تغییرات مکان های جغرافیایی در طول زمان قابلیت استفاده برای مکان یابی پروژه های مختلف روش و مدل پژوهش این روش از نوع توصیفی- تحلیلی است و به طور خلاصه شامل مراحل ذیل می گردد: جمع آوری اطلاعات و داده های مناسب مورد نیاز، شامل اطلاعات توصیفی و مکانی پیش پردازش اطلاعات مدیریت داده ها و تجزیه و تحلیل آنها تولید خروجی ها گردآوری اطلاعات داده هایی که باید در یک GIS وارد شوند از دو نوع اند: داده های توصیفی بیانگر ویژگی ها و خصوصیات عوارض داده های مکانی بیانگر موقعیت و شکل عوارض داده های توصیفی: با توجه به نوع مدارک مورد بررسی، اطلاعات مورد نیاز جهت ورود به سیستم عبارتند از: شماره مدرک، نویسنده، موضوع تحقیق، مختصات جغرافیایی، سال انجام تحقیق، دانشگاه یا سازمان انجام دهنده تحقیق، کد مدرک.
به منظور دسترسی به اطلاعات فوق، ابتدا با جستتجو در پایگاه های اطلاعاتی مرکز، کلیه اطلاعات مربوط به علوم زمین (به ترتیب در پایگاه های اطلاعاتی پایان نامه های فارسی و لاتین، مقالات و سمینارها، مقالات مجلات، گزارش، طرح های پژوهشی، اطلاعات سازمان مدیریت، اطلاعات قدیم و اطلاعات جدید) مورد بازنگری قرار گرفت.
دیگر مدارک علوم زمین موجود،که به دلایل زیر امکان استفاده و نمایش در سیستم را نداشتند عبارتند از: عدم وجود اطلاعات مکان در برخی از مدارک عدم دسترسی به اصل بخش قابل توجهی از مدارک نظیر طرح های تحقیقاتی، گزارش ها، اطلاعات خزر، سازمان مدیریت و...
نبود اطلاعات دقیق جغرافیایی (مکانی) در برخی متون تکراری بودن برخی از مدارک داده های مکانی: داده های مکانی به اطلاعاتی گفته می شود که درباره مکان، شکل و روابط میان عوارض جغرافیایی در سطحی از زمین و بر روی نقشه هستند و معمولاً به صورت مختصات ذخیره می گردند.
کیفیت این داده ها تأثیر بسزایی در تجزیه و تحلیل داده های بکار رفته در تشکیل بانک اطلاعاتی خواهد داشت.
اطلاعات مکانی لازم برای ورود به سیستم عبارتند از: مختصات (طول و عرض جغرافیایی) مناطق مورد مطالعه (ثبت شده در مدارک)که توسط صفحه کلید به سیستم منتقل گردیدند نقشه های جغرافیایی پیوست شده به برخی از مدارک ، که اسکن شدند و توسط یک کد شناسایی 10 کاراکتری که به هر یک از مدارک تخصیص داده شده و با مسیر دهی لازم به داده های توصیفی مربوط به خود متصل گردیدند.
لایه های اطلاعاتی شامل نقشه های استان ها ، شهرها ، شهرستان ها ، دریاچه ها ، مراکز استان ها و نقشه زمین شناسی ایران ، که همگی دارای مقیاس 1:250000 ، و به شکل استاندارد موجود می باشند و می توانند برای اهداف مختلف ، مورد استفاده کاربران قرار گیرند.
با هماهنگیهای به عمل آمده ، لایه ی اطلاعاتی فوق از طریق وزارت صنایع و معادن (که تجارب متعددی در امر GIS دارد تهیه گردیده است و برای انجام عملیات لازم به سیستم وارد گردیدند) محصولات خروجی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی باید شامل نرم افزار لازم برای نمایش نقشه ها، نمودار ها و جداول مختلف به صورت های گوناگون باشد.
فنون نقشه نگاشتی باید این زمینه را فراهم کند تا بتواند انواع نقشه هایی را که مبین توزیع فضای پدیده های مختلف هستند به سادگی تولید کند.
انتخاب نوع نمایش این خروجی ها به عوامل مختلفی وابسته است که عبارتند از: طبیعت خود داده ها، توان تفکیک و مقیاس مورد نیاز، محدودیت های سخت افزاری و نرم افزاری و همچنین تعداد متقاضیان محصولات خروجی.
علاوه بر این ما باید قادر باشیم محصولات غیر گرافیکی را نیز در خروجی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی تولید کنیم.
چنین خروجی هایی برای انتقال اطلاعات بین سیستم های مختلف پردازش گر و همچنین برای نگه داری اطلاعات به مدت طولانی به کار می روند.
در حالت کلی خروجی ها به دو دسته تقسیم می شود: خروجی های کاغذی از قبیل نقشه های موضوعی، نمودار ها، جداول و گزارش های آماری که از طریق چاپگر یا پلاتر تهیه می شوند.
خروجی های غیر کاغذی که در آن اطلاعات تولید شده بر روی صفحه نمایش دیده می شود.
این نوع خروجی برای استفاده از آخرین پردازش ها و تحلیل ها مورد استفاده قرار می گیرد.
نقشه های موضوعی در نقشه های موضوعی ساختار یک توزیع داده که ویژگی داده ها را به عنوان تشکیل دهنده روابط درونی بین قسمت های مختلف آنها نمایش می دهد، ترسیم می شود.
نقشه های موضوعی را می توان برای توصیف محدوده وسیعی از پدیده ای مختلف مورد استفاده قرار داد.
از جمله نقشه ای موضوعی می توان به نقشه هایی که پراکندگی نوع خاصی از داده ها را نشان می دهد اشاره نمود.در این پژوهش توزیع پراکندگی جغرافیایی انواع مدارک مرتبط با علوم زمین بر حسب پارمترهای مختلف را می توان بصورت هم زمان در کلیه استان های کشور یا به تفکیک در هر یک از استان ها نمایش داد.
نمودار ها نتایج تجزیه و تحلیل های یک سیستم اطلاعات جغرافیایی را می توان به نحو موثرتری به وسیله گرافیک های غیر نقشه ای نشان داد.
هدف کلی گرافیک، ایجاد رابطه ای است که اطلاعات را به صورت ساده تری برای مخاطبان به تصویر بکشد.
اطلاعات کمّی (عددی) که در بانک اطلاعاتی موجود است را می توان به گراف های متفاوت و متنوعی تبدیل نمود.
از نمودار های این سیستم می توان به نمودار های میله ای و دایره ای اشاره کرد.
از نمودار میله ای برای نمایش اختلافات موجود در یک مشخصه در بین گروه های مختلف استفاده می شود.
این نمودار را می توان هم به صورت عمودی و هم افقی رسم نمود.
نمودار دایره ای، اطلاعات را با تقسیم یک دایره به قطاع های مختلف نشان می دهد و با این روش، نسبت آنها را به کل مشخص می کند.
علاوه بر این می توان یک قسمت دلخواه را از بقیه قسمت ها جدا کرد و برجسته نمود.
جداول تهیه جداول از هر یک از مشخصه ها و داده های توصیفی، یا جدولی از کلیه اطلاعات توصیفی، از دیگر خروجی های یک سیستم اطلاعات جغرافیایی است.
همچنین می توان با استفاده از تابع جستجو، داده هایی خاص را انتخاب و جداول مختلفی را برای نمایش یا تهیه خروجی ایجاد نمود.
خروجی های دیگر همانگونه که قبلاً عنوان گردید، دیگر داده های خروجی ممکن است به صورت پردازش و نمایش بر روی نمایشگر های رنگی نیز ارائه گردند.
نوع اخیر خروجی برای کاربرانی که به صورت روزمره از سیستم استفاده می کنند، بسیار مناسب می باشد.
همچنین اطلاعات در محیط های مختلفی همچون دیسک، سی دی و...
هم قابل عرضه می باشد.
فصل دوم مکانیابی در GIS مکان یابی در Gis شامل مراحل زیر می باشد: 1- شناخت کلی مسئله: در مرحله نخست بایستی یک شناخت کلی از پروژه مورد بررسی بدست آوریم.
به طور مثال از محدوده طرح ،اهداف طرح ....
2- شناسایی پارامترها یا معیارهای موثر در تصمیم گیری در مورد مسئله مورد بررسی و دامنه تناسب هر یک از این عوامل: بایستی هر یک از عواملی که در تعیین مکان مناسب مسئله مورد بررسی تاثیر دارند را به دقت شناخته و همچنین تعیین کنیم که در چه دامنه ای مناسب هستند.
به طور مثال برای مکانیابی احداث سد،ارتفاع یک پارامتر موثر می باشد و همچنین میزان این ارتفاع که تا چه ارتفاعی مناسب است و از چه ارتفاعی به بعد نامناسب 3-لایه های اطلاعاتی پایه که در مکانیابی ما موثر هستند ،بایستی گردآوری شوندوبه طور مثال برای مکانیابی سد بایستی لایه ارتفاعی منطقه تهیه شود.بنابراین ما در نقشه پروژه مان یک گروه لایه داریم که لایه های اطلاعاتی پایه می باشند.
4-بایستی دامنه های تناسب روی لایه های اطلاعاتی پایه اعمال گردند و سپس موقعیت ها و مکان های مناسب در هر لایه استخراج گردند.
در حقیقت یک گروه لایه اطلاعاتی دیگر تهیه می شود که لایه های تناسب نام می گیرند و در هر یک از آن ها تناسب و یا عدم تناسب برای هدف مورد بررسی ما مشخص گردیده است.
5- در گام بعدی بایستی این لایه های تناسب هم بعد گردند چون به طور مثال واحد دما، درجه سانتیگراد است و واحد ارتفاع، متر است و ما نمی توانیم دو یا چند لایه با واحدهای متفاوت را با یکدیگر تلفیق کنیم.
در این مرحله ما در واقع یک نوع طبقه بندی انجام می دهیم و آن ها را به مناسب ، نا مناسب ،نسبتا مناسب .....
تقسیم می کنیم تا همه لایه ها هم بعد گردند.
6- در قدم بعدی باید به هر یک از این لایه ها یک وزن اختصاص دهیم ،چرا که همه عوامل و پارامترهای موثر در یک پروژه به یک میزان موثر نیستند.به طور مثال در مکانیابی احداث سد میزان بارندگی ، دمای محیط و ارتفاع منطقه و...
موثر هستند اما میزان تاثیر آن ها در یافتن مناسبترین مکان برای احداث ساختگاه سد متفاوت می باشد و اگر بخواهیم به آن ها وزن بدهیم به طور مثال به دما وزن 2 و به ارتفاع وزن 3 را میدهیم.
7- تمامی لایه های تناسب را بایستی با یکی از روش های هم پوشانی GIS ،که برای پروژه مود مطالعه ما روش مناسب تری است ،با یکدیگر تلفیق کنیم .
8- خروجی ما یک لایه تناسب نهایی است که تمامی محدوده مورد مطالعه ما را بررسی کرده و برای هر نقطه و یا مکانی درصد تناسب را تعیین کرده است.
لازم به ذکر است که مکانیابی با GIS به ما بهترین و مناسبترین مکان ها را برای پروژه خاص مورد مطالعه مان میدهد فصل سوم سیستم های انتقال قدرت خلاصه ای از تاریخچه برق: اگرچه که الکتریسته به عنوان نتیجه واکنش شیمیایی ای که در یک پیل الکترولیک از زمانی که الساندرو ولتا در سال 1800 میلادی این آزمایش را انجام داد، شناخته می شده است، اما تولید آن به این روش گران بوده و هست.
در سال 1831 میلادی، میشل فارادی ماشینی ابداع کرد که از حرکت چرخشی تولید الکتریسته می کرد، اما حدود پنجاه سال طول کشید تا این فن آوری از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود.
در سال 1878 میلادی، توماس ادیسون جایگزین عملی تجاری ای را برای روشنایی های گازی و سیستم های حرارتی ایجاد کرد و به فروش رساند که از الکتریسته جریان مستقیمی استفاده می کرد که بطور منطقه ای تولید و توزیع شده بود، استفاده می کرد.
در سیستم جریان مستقیم ادیسون، ایستگاه های تولید توان اضافی می بایست نصب می شدند.
بدلیل اینکه ادیسون قادر نبود سیستمی را تولید کند که به ژنراتورهای چندگانه اجازه بدهد که به یکدیگر متصل شوند، گسترش سیستم او نیاز داشت که تمامی ایستگاه های تولید جدید مورد نیاز ساخته شوند.
نیاز به نیروگاه های اضافی ابتدا توسط قانون اهم بیان شده است: بدلیل اینکه تلفات با مربع جریان یا بار و با خود مقاومت متناسب است، بکار بردن کابل های طولانی در سیستم ادیسون به مفهوم داشتن ولتاژهای خطرناک در برخی نقاط یا کابل های بزرگ و گران قیمت و یا هر دوی اینها بود.
نیکولا تسلا که مدت کوتاهی برای ادیسون کار می کرد و تئوری الکتریسته را بگونه ای درک کرده بود که ادیسون درک نکرده بود، سیستم جایگزینی را ابداع کرد که از جریان متناوب استفاده می کرد.
تسلا بیان داشت که دو برابر کردن ولتاژ جریان را نصف می کند و منجر به کاهش تلفات به میزان 4/3 می شود و تنها یک سیستم جریان متناوب اجازه انتقال بین سطوح ولتاژ را در قسمت های مختلف آن سیستم ممکن می سازد.
او به توسعه و تکمیل تئوری کلی سیستم خود ادامه داد و جایگزین تئوری و عملی ای را برای تمامی ابزارهای جریان مستقیم آن زمان ابداع کرد و ایده های بعدیش را در سال 1887 میلادی در 30 حق انحصاری اختراع به ثبت رساند.
در سال 1888 میلادی کار تسلا مورد توجه جرج وستینگهاوس که حق انحصاری اختراع یک ترانسفورماتور را در اختیار داشت و یک کارخانه روشنایی را از سال 1886 میلادی در گریت بارینگتون، ماساچوست راه اندازی کرده بود، قرار گرفت.
اگرچه که سیستم وستینگهاوس می توانست از روشنایی های ادیسون استفاده کند و دارای گرم کننده نیز بود، اما این سیستم دارای موتور نبود.
توسط تسلا و اختراع ثبت شده اش، وستینگهاوس یک سیستم قدرت برای یک معدن طلا در تلورید، کلورادو در سال 1891 ساخت که دارای یک ژنراتور آبی 100 اسب بخار(75 کیلو وات) بود که یک موتور 100 اسب بخار (75 کیلو وات) را در آنسوی خط انتقالی به فاصله 5/2 مایل (4 کیلومتر ) تغذیه می کرد.
سپس در یک قرارداد با جنرال الکتریک که ادیسون مجبور به فروش آن شده بود، شرکت وستینگهاوس اقدام به ساخت یک نیرگاه در نیاگارا فالس کرد که دارای سه ژنراتور تسلای 5000 اسب بخار بود که الکتریسته را به یک کوره ذوب آلومینیوم در نیاگارا ، نیویورک و به شهر بوفالو، نیویورک به فاصله 22 مایل (35 کیلومتر) انتقال می داد.
نیروگاه نیاگارا در 20 آوریل 1895 میلادی شروع به کار کرد.
برای آشنایی با مفهوم انتقال و توزیع به شرح چند اصطلاح می پردازیم تعریف پست: پست محلی است که تجهیزات انتقال انرژی درآن نصب وتبدیل ولتاژ انجام می شودوبا استفاده از کلید ها امکان انجام مانورفراهم می شود درواقع کاراصلی پست مبدل ولتاژ یاعمل سویچینگ بوده که دربسیاری از پستها ترکیب دوحالت فوق دیده می شود .
در خطوط انتقال DC چون تلفات ناشی از افت ولتاژ ندارد وتلفات توان انتقالی بسیار پایین بوده و در پایداری شبکه قدرت نقش مهمّی دارند لزا اخیرا ُ این پستها مورد توجه قراردارند ازاین پستها بیشتردر ولتاژهای بالا (800 کیلو ولت وبالاتر) و در خطوط طولانی به علت پایین بودن تلفات انتقال استفاده می شود.
درشبکهای انتقال DC درصورت استفاده ازنول زمین می توان انرژی الکتریکی را توسط یک سیم به مصرف کننده انتقال داد.
2- انواع پست: پستها را می توان ازنظر نوع وظیفه ، هدف ، محل نصب ، نوع عایقی ، به انواع مختلفی تقسیم کرد.
- براساس نوع وظیفه وهدف ساخت: پستهای افزاینده ، پستهای انتقال انرژی ، پستهای سویچینگ و کاهنده فوق توزیع .
ـ براساس نوع عایقی: پستها با عایق هوا ، پستها با عایق گازی( که دارای مزایای زیراست) پایین بودن مرکز ثقل تجهیزات در نتیجه مقاوم بودن در مقابله زلزله ، کاهش حجم ، ضریب ایمنی بسیار بالا باتوجه به اینکه همهً قسمت های برق دار و کنتاکت ها در محفظهً گازSF6 امکان آتش سوزی ندارد, پایین بودن هزینهً نگهداری باتوجه به نیاز تعمیرات کم تر ، استفاده درمناطق بسیار آلوده و مرطوب و مرتفع .
معایب پستها با عایق گازی : گرانی سیستم و گرانی گاز SF6 نیاز به تخصص خاص برای نصب و تعمیرات ، مشکلات حمل و نقل وآب بندی سیستم.
ـ بر اساس نوع محل نصب تجهیزات : نصب تجهیزات در فضای باز ، نصب تجهیزات در فضای سرپوشیده .
معمولاُ پستها را از 33 کیلو ولت به بالا به صورت فضای باز ساخته و پستهای عایق گازی را چون فضای کمی دارند سرپوشیده خواهند ساخت.
اجزاع تشکیل دهنده پست : پستهای فشار قوی از تجهیزات و قسمتهای زیر تشکیل می شود : ترانس قدرت ، ترانس زمین و مصرف داخلی ، سویچگر ، جبران کنندهای توان راکتیو ، تاً سیسات جانبی الکتریکی ، ساختمان کنترل ، سایر تاًسیسات ساختمانی .
ـ ترانس زمین: از این ترانس در جاهایی که نقطهً اتصال زمین (نوترال) در دسترس نمی باشد که برای ایجاد نقطهً نوترال از ترانس زمین استفاده می شود.
نوع اتصال در این ترانس به صورت زیکزاک Zn است.
این ترانس دارای سه سیم پیچ می باشد که سیم پیچ هر فاز به دو قسمت مساوی تقسیم می شود و انتهای نصف سیم پیچ ستون اوٌل با نصف سیم پیچ ستون دوٌم در جهت عکس سری می باشد.
ـ ترانس مصرف داخلی: از ترانس مصرف داخلی برای تغذیه مصارف داخلی پست استفاده می شود .
تغذیه ترانس مصرف داخلی شامل قسمتهای زیر است: تغذیه موتور پمپ ، تپ چنجر ، تغذیه بریکرهای Kv20 تغذیه فن و سیستم خنک کننده , شارژ باتری ها , مصارف روشنایی , تهویه ها ( نوع اتصال سیم پیچ ها به صورت مثلث _ ستاره با ویکتورکروپ نوع اتصال بندیDYn11 ) می باشد .
ـ سویچگر : تشکیل شده از مجموعه ای از تجهیزات که فیدرهای مختلف را به باسبار و یا باسبار ها را در نقاط مختلف به یکدیگر با ولتاژ معینی ارتباط می دهند .
در پستهای مبدل ولتاژ ممکن است از دو یا سه سویچگر با ولتاژهای مختلف استفاده شود .
ـ تجهیزات سویچگر: 1- باسبار: که خود تشکیل شده از مقره ها , کلمپها , اتصالات وهادیهای باسبار که به شکل سیم یا لولهًً توخالی و غیره است .
بریکر , سکسیونر , ترانسفورماتورهای اندازه گیری وحفاظتی , تجهیزات مربوط به سیستم ارتباطی , وسایل کوپلاژ مخابراتی(که شامل : موج گیر , خازن کوپلاژ , دستگاه تطبیق امپدانس است( 2- برقگیر: که برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ و برخورد صاعقه به خطوط است که در انواع میله ای , لوله ای , آرماتور , جرقه ای و مقاوتهای غیرخطی است .
ـ جبران کنندههای توان راکتیو: جبران کننده ها شامل خازن و راکتورهای موازی می باشندکه به صورت اتصال ستاره در مدار قرار دارند و نیاز به فیدر جهت اتصال به باسبار می باشند که گاهی اوقات راکتورها در انتهای خطوط انتقال نیز نصب می شوند.
ـ انواع راکتور ازنظر شکل عایقی : راکتور با عایق بندی هوا , راکتور با عایق بندی روغنی .
ـ انواع نصب راکتور سری : راکتورسری با ژنراتور, راکتورسری باباسبار, راکتورسری با فیدرهای خروجی, راکتورسری بافیدرهای خروجی به صورت گروهی.
ـ ساختمان کنترل: کلیهً دستگاه های اندازه گیری پارامترها, وسایل حفاظت وکنترل تجهیزات از طریق کابلها از محوطهً بیرونی پست به داخل ساختمان کنترل ارتباط می یابد همچنین سیستمهای تغذیه جریان متناوب و مستقیم (AC,DC) در داخل ساختمان کنترل قراردارند , این ساختمان اداری تاًسیسات مورد نیاز جهت کار اپراتور می باشد که قسمت های زیر را دارا می باشد : اتاق فرمان , فیدر خانه , باطری خانه , اتاق سیستم های توزیع برق (AC,DC) , اتاق ارتباطات , دفتر , انبار و ..