چرا استفاده از سیستم مختصات در GIS ضروری است؟ کاوشی در مزایا و چالش‌ها
مقدمه
علم GIS، قسمتی از علم جغرافیا و علم جغرافیا مربوط به مکان و خصوصیات آن می‌باشد. بدیهی است وقتی از مکان صحبت می‌شود، اولین موضوع، موقعیت عوارض و اماکن بر روی زمین است. از طرفی این سیستم، باید جهانی بوده و همه نقشه ها و عوارض مربوط به آن برای همه کاربران در سطح جهان، قابل تشخیص باشند. لذا، در سیستم اطلاعات جغرافیایی، نقشه بدون سیستم مختصات معنایی ندارد.
سیستم مختصات (Coordinate system):
در GIS، سیستم‌های مرجعی (Reference system) که برای تعیین مکان عوارض استفاده می‌شوند، سیستم مختصات نامیده می‌شوند.
سیستم مرجع (Reference system):
سیستم مرجع، مجموعه ای از خطوط (Lines) از مکان‌های شناخته شده است که می‌تواند برای تعیین مکان عوارضی که بین خطوط قرار می‌گیرند استفاده شود.
انواع سیستم مختصات:
سیستم‌های مختصات، برای ایجاد یک چارچوب مرجع مشترک برای نمایش و تجزیه و تحلیل داده های مکانی استفاده می‌شوند. دو نوع معمول از سیستم مختصات وجود دارد: سیستم مختصات جغرافیایی جهانی یا جغرافیایی (GCS) و سیستم مختصات مسطح (PCS)
GCS مکان‌های روی زمین را با استفاده از یک سطح کروی سه بعدی تعریف می‌کند. در این نوع سیستم مختصات، عوارض با مقادیر طول و عرض جغرافیایی ارجاع داده می‌شوند که زوایایی هستند که از مرکز زمین تا نقطه ای از سطح زمین اندازه گیری می‌شوند.
در PCS، از مدل‌های ریاضی استفاده می‌شود که مختصات کروی (مانند طول و عرض جغرافیایی) را به مختصات مسطح (x و y) تبدیل می‌کنند. در این فرآیند، داده هایی که در واقع روی یک کره قرار دارند، بر روی یک صفحه مسطح یا یک سطح پخش می‌شوند.
به طور کلی، بدون سیستم مختصات مسطح (PCS)، اندازه گیری خصوصیات هندسی عوارض (مساحت، محیط، طول و ...) در GIS امکان‌پذیر نیست.
سیستم مختصات جغرافیایی و تعیین مکان عوارض
همه سیستم‌های مختصات جغرافیایی بر اساس فرضیاتی ایجاد می‌گردد که کاملا" صحیح نمی‌باشند. مثلا" سطح زمین دارای عوارضی متنوع بوده و شبیه هیچ شکل هندسی منظمی (مثل کره و یا بیضی) نمی‌باشد لذا نتایج تمام مدل‌های ریاضی که بر اساس فرضیه شکل هندسی منظم زمین، اقدام به تعیین مختصات نقاط زمین می‌نمایند، همراه با خطا می‌باشد. از طرف دیگر زمین سه بعدی و نقشه ها چه در قالب نسخه کاغذی و یا در صفحه اسکرین کامپیوتر، دو بعدی می‌باشند لذا انتقال عوارض از فضای سه بعدی به فضای دو بعدی نقشه ها قطعا" همراه با خطاست.
نکته حایز اهمیت در مورد انواع روش‌های سیستم مختصات این است که، هر سیستم مختصات برخی از ویژگی‌های عوارض را با دقت بالا و برخی دیگر را با خطا ارایه می‌دهد. مثلا" سیستم درجه-دقیقه، زوایا و سیستم UTM، مساحت را حفظ می‌کند لذا در صورتی که هدف، اندازه گیری مساحت است، UTM نسبت به درجه-دقیقه ارجحیت دارد.
چرا سیستم مختصات؟
همان‌گونه که در مقدمه نیز گفته شد، مکان بدون تعیین موقعیت بی معناست. و از طرفی این تعیین موقعیت باید به گونه ای بین همه کاربران جهان شناخته شده باشد (معنی لغوی Coordinate system سیستم هماهنگ شده است). لذا لزوم وجود سیستم مختصات برای نقشه ها در GIS موضوعی بدیهی است لکن، به در زیر به برخی از این دلایل اشاره می‌شود:
