سیستم اطلاعات جغرافیایی وکاربرد آن در صنعت مخابرات

    بخش پایانی

امین حسینی اصل- فریده جاوید -  سید حسین پورعلی

1- مقدمه:

در سیستم های سنتی نقشه کشی و CAD که به منظور مدیریت اطلاعات مکانی در سازمان های مختلف از جمله مخابرات مورد استفاده قرار می گیرد، تولید نقشه نقش محوری داشته و در آن ها کسب داده برای ارایه و نمایش به صورت نقشه با حداقل داده های توصیفی مطرح است. از این رو از شیوه های ساده و ابتدایی ذخیره داده استفاده می شود. هم چنین امکان تجزیه و تحلیل توام  داده های مکانی و اطلاعات توصیفی در این سیستم ها محدود بوده و ایجاد ارتباط پایگاه های داده موجود در بخش های مختلف سازمان نظیر پایگاه داده مشترکین، پایگاه داده انبار، پایگاه داده آبونه، پایگاه داده طراحی، مهندسی و... امکان پذیر نیست. در حالی که در سیستم های جدید مدیریت داده، امکانات بسیار زیادی در رابطه با پردازش هندسی و گرافیکی داده های مرتبط با زمین و هم چنین سازماندهی، مدیریت و به کارگیری اطلاعات موضوعی عوارض و اشیا ذخیره شده در پایگاه داده به صورت مجزا یا مرتبط با هم فراهم شده است.

در بخش اول از این نوشتار، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به عنوان یکی از فناوری های نوین در زمینه مدیریت جامع اطلاعات مکانی به اجمال معرفی گردید که به صورت سیستمی سازمان یافته و متشکل از سخت افزار و نرم افزار، اطلاعات جغرافیایی را جمع آوری، ذخیره، بازیابی، پردازش و مدل سازی می نماید. این سیستم ها وظایف خود را در چهار گروه کلی شامل کسب، نگهداری، تجزیه و تحلیل و ارایه، سازماندهی می کنند و هر یک از این وظایف از نظر عملکردی در زیرسیستم های مربوطه شامل: سیستم فرعی ورودی داده ها، سیستم فرعی ذخیره و بازیابی داده ها، سیستم فرعی پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها و سیستم فرعی خروجی اطلاعات جلوه گر می گردد.

در این قسمت، برخی از کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیایی در صنعت مخابرات مورد بررسی قرار گرفته است. آن چه که تحت عنوان کلی کاربرد GIS در مخابرات مطرح می شود، در واقع مدیریت اطلاعات مکانی و توصیفی موجود در مخابرات است به طوری که بتوان این اطلاعات را به صورت توام یا جداگانه مورد تحلیل و برنامه ریزی قرارداد و یا بر اساس اطلاعات و امکانات موجود و توانایی های فنی سازمان به شکلی یکپارچه به طراحی آینده مخابرات پرداخت. تجسم عینی این کاربرد در بخش های مختلف از جمله ورود داده، نمایش و ویرایش داده، تجزیه و تحلیل، مدل سازی و خروجی داده و مدیریت آن در شبکه های محلی و جهانی مشاهده می گردد.

2- برخی از کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیایی در مخابرات:

2-1- پذیرش و ورود داده ها:

GIS  امکان ورود داده ها از منابع و با فرمت های مختلف را فراهم می سازد و در آن می توان داده های ورودی مورد نظر را به مدل ها و ساختارهای پایگاه داده خاص خود نرم افزار تبدیل نمود. در مخابرات انواع داده های مکانی (از قبیل پلان مراکز، پلان تجهیزات درون بخش های مختلف هر مرکز، شبکه های کابلی، فیبر نوری، مسی و ... ، بلوک های شهری، محدوده مراکز و کافوها و...) و توصیفی (از قبیل مشخصات تجهیزات مخابراتی، مشخصات آنتن های موبایل و دکل های مایکروویو، مشخصات مشترکین شبکه مخابرات وکلیه اطلاعات توصیفی موجود) به صورت مجزا مورد استفاده قرار می گیرند که مدیریت آن ها در یک سیستم یکپارچه امکان بررسی توام این داده ها را فراهم  می سازد. لذا بکارگیری GIS با امکان اخذ ورودی از منابع مختلف مانند نقشه های رقومی، تصاویر رقومی ماهواره ای و عکس های هوایی، اندازه گیری های زمینی و داده های موجود در پایگاه های اطلاعاتی بسیار مفید واقع می گردد.

2-2- نمایش اطلاعات:

سیستم اطلاعات جغرافیایی، قابلیت نمایش اطلاعات مکانی و توصیفی را دارا می باشد. نمایش اطلاعات برداری و رقومی، نمایش اطلاعات دو بعدی (2D) و سه بعدی (3D) ، نمایش اطلاعات به صورت های مختلف متنی، گرافیکی، جدولی، نموداری، نقشه ها با مقایسه ای مختلف و... نمونه هایی از قابلیت های متنوع این سیستم ها در رابطه با نمایش اطلاعات است که برای بخش های مختلف با وظایف خاص قابل استفاده است.

2-3-بازیابی اطلاعات  توصیفی منتسب به عوارض مکانی:

اطلاعات توصیفی موجود در واحدهای مختلف شرکت مخابرات، به صورت پایگاه های داده متنوع و در فرمت های گوناگون نگهداری می شوند. GIS  اطلاعات توصیفی پراکنده را به اطلاعات مکانی منتسب نموده و اصطلاحاً‌ "مکان مرجع" می نماید و ضمن منسجم نمودن این اطلاعات، استراتژی واحدی را در خصوص نگهداری اطلاعات توصیفی پیاده سازی می نماید. در این سیستم ها اطلاعات توصیفی منتسب به هر مکان، در واقع توصیف کننده خصوصیات و مشخصات آن مکان است.

علاوه بر ذخیره سازی اطلاعات توصیفی، امکان بازیابی اطلاعات تحت یک استراتژی بهینه نیز وجود دارد و در نتیجه کاربر می تواند اطلاعات توصیفی پایه ذخیره شده در سیستم GIS را مطابق با نیاز خود بازخوانی نموده و به انواع مختلف نمایش دهد. این قابلیت، نیازهای متنوعی را در بخش های مختلف شرکت مخابرات مرتفع می سازد. به عنوان نمونه با ذخیره و آماده سازی اقلام توصیفی مرتبط با هر خط انتقال تلفن از هر نوعی و انتساب این اطلاعات به خط مربوطه در محیط GIS ، می توان با انتخاب هر خط، اطلاعات مربوط به شناسنامه آن را به صورت آنی مشاهده نمود و حتی در صورت تغییر هر یک از اقلام اطلاعاتی، برای به هنگام رسانی آن اقدام کرد.

2-4-ویرایش داده ها:

در GIS امکان اعمال ویرایش های مختلف از قبیل: حذف یک عارضه خاص، تصحیح هندسی یک عارضه، تغییر کلاس یا لایه عارضه، ‌Split کردن، Join کردن، کپی کردن، انتقال عارضه، دوران و.... در مورد داده های مکانی وجود دارد.

در این سیستم ها علاوه بر ابزارهای ویرایش داده های مکانی در حد سیستم های نقشه کشی و CAD ابزارهای خاصی نیز وجود دارند. به طوری که امروزه بسیاری از GIS ها اهدافی از جمله ترکیب باندهای تصویر، بارزسازی تصاویر رقومی، ثبت و دوباره سازی Resampling ،       فیلتر کردن، طبقه بندی Classification و ... را مرتفع می سازند و در صورتی که خودشان امکان خاصی را نداشته باشند، با توانایی موجود در زمینه Link آن ها با نرم افزارهای پردازش تصویر امکان برطرف ساختن این نیازها وجود دارد. از سوی دیگر امکان ویرایش اطلاعات توصیفی منتسب به عوارض مکانی نیز وجود دارد که می توان به مواردی از قبیل ترکیب دو یا چند جدول اطلاعات توصیفی با یکدیگر و تولید جدول اطلاعاتی جدید، به هنگام نمودن اطلاعات داخل یک فیلد، تعریف فیلدهای اطلاعاتی مختلف و ... اشاره نمود.

2-5- مدیریت اطلاعات:

برای ذخیره سازی و سازماندهی داده های جغرافیایی از پایگاه داده استفاده می گردد. سیستم مدیریت پایگاه داده امکان ورود، ذخیره سازی و بازیابی داده ها را فراهم می سازد. امروزه امکان مدیریت پایگاه داده در قالب مدل های پیشرفته از قبیل مدل رابطه ای Relational، مدل شیء گرا Object- Oriented و... در GIS وجود دارد. در نتیجه پایگاه های داده بزرگ در شرکت مخابرات و اطلاعات مختلف در قالب ساختارها و مدل های مناسب به شکل لایه ها یا کلاس های اطلاعاتی ذخیره و مدیریت شده و در تجزیه و تحلیل های مورد نیاز استفاده می گردد.

2-6-پرسش و پاسخ:

پس از راه اندازی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی بهینه و ذخیره اطلاعات مورد نیاز در آن، کاربران قادر خواهند بود که پاسخ پرسش های متنوع خود را که دارای ماهیت های مختلف به شرح زیر باشد، دریافت کنند:

- پرسشهای مکانی: مانند موقعیت وقوع یک پدیده خاص از قبیل موقعیت ملک های در فاصله ای معین از یک عارضه طبیعی مثل رودخانه، جاده و یا یک مسیر، یافتن بهترین مسیر دسترسی به یک عارضه مخابراتی ذخیره شده در سیستم.

-  پرسش های موضوعی: اطلاعات موضوعی مربوط به اقلام اطلاعاتی از قبیل نام قطعات، مدل قطعه، طول عمر و .... را می توان از سیستم درخواست کرده و گزارش های مدون و متنوع را به سرعت تهیه نمود.

امکان هرگونه دسته بندی و طبقه بندی عوارض بر اساس هر یک از اطلاعات توصیفی مربوطه و ارایه نتایج بر روی نقشه نیز عموما در سیستم قابل انجام است.

- پرسش های تابعی: با نوشتن توابع مختلف و استفاده از عملگرهای منطقی (AND، OR، XOR و ...) و عملگرهای ریاضی (+، -، *، % و ...) می توان انواع پرسش های تابعی را به سیستم معرفی نموده و در تجزیه و تحلیل های مورد نظر از آن ها استفاده نمود. به عنوان مثال با نوشتن یک تابع می توان با استفاده از لایه های اطلاعاتی مربوط به توپوگرافی منطقه، راه های ارتباطی، خطوط مخابراتی، عوارض مصنوعی و .... بهترین مسیر را برای ایجاد یک خط انتقال جدید مانند فیبر نوری طراحی کرد.

- پرسش های زمانی: با استفاده از اطلاعات ذخیره شده در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، امکان طرح پرسش های زمانی متنوعی میسر می گردد. به عنوان مثال می توان بخش هایی از شبکه را که تا چند ماه آینده نیازمند تعمیر اساسی هستند و یا تعداد پست ها، دکل ها و... که در یک محدوده زمانی معین به بهره برداری رسیده و یا در دست ساخت هستند به همراه نوع آنها مشخص کرد.

- پرسش های شرطی: در آنالیزهای مختلف و به منظور نیل به اهداف خاص می توان از پرسش های شرطی استفاده کرد. به عنوان مثال برای اجرای یک مسیر فیبر نوری یا هر نوع تجهیزات مخابراتی که بایستی در یک ارتفاع و شیب خاص واقع باشند می توان بهترین مکان که دارای آن شرایط بوده و در ضمن سایر شرایط لازم را نیز داشته باشد، مشخص کرد. به عبارت دیگر می توان بهترین مکان را که از لحاظ معیارهای فنی و شرایط جغرافیایی دارای شرایط مناسب باشد، برای طراحی و توسعه مخابرات در نظر گرفت.

- پرسش های روند تغییرات: در بررسی تغییرات یک پدیده در زمان های مختلف مانند میزان افزایش جمعیت و تناسب آن با امکانات مخابراتی دایر شده و در یک محدوده خاص در گذر زمان و طراحی آینده قابل استفاده است.

- پرسش های آماری: نسبت سطح به تجهیزات موجود یا مورد نیاز، نسبت میزان ترافیک مخابراتی در بخشهای مختلف شبکه در گذر زمان، نسبت پراکنش آنتن های راه دور به ترافیک و... نمونه هایی از پرسش های آماری است که نتایج آن ها به منظور            برنامه ریزی های کوتاه مدت، میان مدت و دراز مدت می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

2-7-ابزارهای کارتوگرافیکی قوی:

یکی از نیازهای مطرح در سازمان های مختلف ارایه و نمایش طلاعات به صورت زیبا، کاربرپسند و قابل درک توسط کاربر است. به طوری که کاربر با مشاهده اولیه بر روی نقشه بتواند اطلاعات اساسی موردنیاز را با استفاده از نمایش کارتوگرافیک عوارض کسب کند که همین حساسیت در زمینه استفاده از GIS مطرح بوده و به نحو مناسب پوشش داده شده است. همچنین با استفاده از امکانات برنامه نویسی در GIS می توان یک سری متد نمایشی که با توجه به متغییرها مختلف متد نمایش عوارض را تعریف می کنند به سیستم معرفی نمود.

2-8-تجزیه و تحلیل اطلاعات:

در GIS با توجه به ذخیره لایه ها و کلاس های اطلاعاتی در ارتباط با داده های توصیفی مربوط به آن ها امکان انتخاب هر تعداد از لایه های اطلاعاتی و انجام تجزیه و تحلیل های مختلف بر روی آن ها وجود دارد و در نهایت نتایج تجزیه و تحلیل به شکل گراف، متن، دیاگرام و یا نقشه قابل مشاهده است. برخی از این تجزیه و تحلیل ها عبارتند از:

               - اندازه گیری: شامل فاصله، مساحت، محیط، طول عوارض و ... .

               - ایجاد بافر (حریم): به معنای تعیین نقاط هم فاصله مکانی از یک عارضه خاص

                مانند حریم نسبت به کاربری های حساس.

               - تحلیل همپوشانی و تلفیق لایه ها: با استفاده از اپراتورهای منطقی نظیر AND،                 OR، XOR و ... .

               - تجزیه و تحلیل شبکه: بر روی داده های برداری توپولوژیک مانند شبکه راهها، خطوط انتقال نیرو، شبکه فیبر نوری و ... .

               - تجزیه و تحلیل DTM : تولید نقشه شیب، نقشه جهت شیب، بررسی قابلیت دید و ... نمونه هایی از تحلیل های DTM هستند که در طراحی مسیرهای شبکه مخابراتی، هم چنین در مکان یابی محل نصب آنتن های مخابراتی و ... کاربرد فراوان

دارند.

- شبیه سازی و مدل سازی: به کاربران امکان می دهد که احتمال وقوع یک پدیده  را مشروط بر وقوع پدیده دیگر بررسی کنند. به عنوان مثال تأثیرگذاری ایجاد و یا توسعه بخشی از شبکه را بر روی پایداری و تغییرات حادث شده بر سایر بخش های شبکه.

2-9-اخذ خروجی و گزارشهای مختلف از سیستم:

 نمایش پروژه های در حال اجرا، برنامه ریزی جهت اعمال تغییرات در بخش های مختلف شبکه، تهیه گزارش های کنترل پروژه و انواع مختلف گزارش ها را در قالب های مختلف نظیر نقشه، جدول، گراف، نمودار، ... می توان از سیستم دریافت نمود.

2-10- تبادل اطلاعات بین سایر نرم افزارها:

از آنجایی که بخش های مختلف موجود در هر سازمان با توجه به وظایف خود اطلاعاتی را در فرمت مورد نظر تهیه می کنند، توانایی مورد نیاز در خصوص نقل و انتقال داده و فراخوانی اطلاعات با فرمت های متفاوت در سیستم های اطلاعاتی که کل اطلاعات موجود را به صورت یکپارچه مدنظر قرار می دهند همواره مورد توجه است. در GIS نیز با توجه به پایگاه های داده و اطلاعات موجود در مخابرات امکان مدیریت و فراخوانی اطلاعات با فرمت های متفاوت وجود دارد که در انجام تحلیل های مختلف بر روی داده ها بسیار مهم و مناسب است.

2-11-مستندسازی داده و تولید متادیتا:

تبادل و مدیریت داده های رقومی ایجاب می کند که داده ها همراه با مشخصات و توضیحات مربوطه باشند، تا این اطلاعات برای تشخیص میزان کاربری داده ها مورد استفاده قرار گیرد. به این مشخصات و توضیحات داده ها که شامل عنوان، روش جمع آوری و تولید، منبع، دقت، تاریخ تولید، آخرین تاریخ به هنگام رسانی و ... داده ها است، اصطلاحا متادیتا گفته می شود که در سیستم اطلاعات جغرافیایی وجود داشته و در واقع حفظ کننده اطلاعات در مورد کیفیت داده هاست و زمانی که این کیفیت برای کاربر سئوال باشد با مراجعه به متادیتا می تواند پاسخ های مورد نظر خود را دریافت کند.

2-12-امکان مدیریت نسخه های متفاوت اطلاعات:

 با توجه به این که اطلاعات در زمان های مختلف و توسط افراد یا شرکت های متفاوت تهیه، ویرایش یا می شود، امکان ذخیره سازی نسخه های مختلف اطلاعات مربوط به وضعیت های متفاوت پروژه ها در سیستم اطلاعات جغرافیایی وجود خواهد داشت.

3- نتیجه:

آن چه که تا اینجا بیان شده، برخی از قابلیت های سیستم های اطلاعات جغرافیایی در ارتباط با صنعت مخابرات را شامل شده است. بدیهی است با طراحی و استقرار سیستم این قابلیت ها متناسب با نیاز بخش های مختلف به صورتی کامل و جامع به کارگرفته می شود. در مرحله بعد که شامل راهبری سیستم خواهد بود، نیازمند بروزرسانی مداوم فعالیت ها و اطلاعات موجود است تا بتدریج این سیستم جایگزین سیستم های سنتی موجود شود که به صورت جدا از هم فعایت دارند. در نتیجه گردش اطلاعاتی مجموعه به صورت یکپارچه درخواهد آمد. هم چنین با تعریف سطوح دسترسی مختلف برای مدیران، کارشناسان و ... و نیز قرارگرفتن اطلاعات بر روی Web به منظور اطلاع رسانی به مشترکین و سایر سازمان ها، اطلاع رسانی و نیز مدیریت به نحو مطلوب تر قابل انجام خواهد بود.