با افزایش روزافزون استفاده مدیران، مسئولان و محققین از داده‌های مکانی در جهت تصمیم‌گیری‌های مناسب و کارآمد، توسعه نرم‌افزارهای مکانی نیز رو به گسترش است. از آنجا که استفاده از این بسته‌های نرم‌افزاری کمک فراوانی در پردازش، تجزیه و تحلیل داده‌های مکانی و در نهایت تصمیم‌گیری‌های بهینه در مسائل مدیریتی می‌نماید، لذا شرکت‌های بزرگ را بر آن داشته است که برنامه‌های کامل و جامعی در این زمینه ارائه دهند. اما دلایلی همچون هزینه بالای خریداری این بسته‌های نرم‌افزاری، عدم امکان دسترسی به کد برنامه‌ها و تغییر آنها و برخی دلایل دیگر، بسیاری از متخصصان و برنامه‌نویسان را به توسعه برنامه های متن باز (Open Source) در حوزه سیستم‌ اطلاعات جغرافیایی (GIS) تشویق نموده تا دنیای جدیدی را فرا روی کاربران عرصه GIS باز نمایند. توسعه بسته‌های متن باز در تحلیل‌های مربوط به اطلاعات مکانی، دارای سابقه طولانی می‌باشد به طوریکه اولین نسل این چنین سیستم‌هایی در سال ۱۹۸۷، ارائه گردید.

امروزه منابع متن باز بیشماری وجود دارد که تمامی جنبه‌های کار با داده‌های مکانی را پوشش می‌دهند و استفاده از آنها بسیاری از نیازهای کاربران را در سراسر جهان، برآورده می‌نماید. در حال حاضر یکی از معروف‌ترین و پرکاربردترین نرم‌افزاری متن باز در زمینه اطلاعات مکانی، نرم‌افزار QGIS یا کوانتوم GIS می‌باشد. یکی از ویژگی‌های بارز کوانتوم GIS، امکان دسترسی به توابع موجود در نرم‌افزارهای GRASS و SAGAGIS می‌باشد که همین مساله موجب افزایش کارائی آن شده است. جداسازی داده‌های مکانی به صورت لایه‌های مجزا، انجام عملیات ریاضی گوناگون بر روی لایه‌های برداری و لایه های رستری، دسترسی به انواع نقشه‌ها و داده‌های موجود در بانک‌های جهانی، از دیگر خصوصیات کوانتوم GIS می‌باشد. همچنین در این نرم‌افزار امکان شخصی‌سازی و بهبود قابلیت‌ها با استفاده از زبان قدرتمند پایتون نیز وجود دارد.

یکی از ویژگی‌های مهم کوانتوم GIS برای بسیاری از کشورهای در حال توسعه به ویژه کشور ایران، رایگان بودن آن می‌باشد. وابستگی به نرم‌افزارهای خارجی مانند ArcGIS و همچنین عدم پشتیبانی آن در کشور ایران می‌تواند در دوران تحریم و حتی پسا تحریم بسیاری از سازمان‌ها، نهادها و محققین را با مشکلی اساسی روبرو نماید. به همین منظور کوانتوم GIS می‌تواند جایگزین بسیار مناسبی برای کاربران حوزه GIS، سنجش از دور و اطلاعات مکانی باشد.

با توجه به اهمیت و کاربرد کوانتوم GIS در علوم مختلف اعم از: منابع آب، سنجش از دور، منابع طبیعی، هیدرولوژی، سیلاب، محیط زیست، آبخیزداری، عمران و . . . آکادمی علمی آموزشی هیدرولرنینگ اقدام به آماده سازی دوره آموزش جامع و کاربردی آموزش کوانتوم GIS نموده است.

مهمترین سرفصلهای آموزشی دوره آموزش کوانتوم GIS به شرح زیر می باشد:

۱- کار با لایه های برداری، رستری و متنی و نحوه ویرایش و نمادگذاری (Symbology) لایه ها، برچسب گذاری عوارض

لایه های برداری و لایه های رستری از جمله مهمترین داده های مکانی در حوزه سیستم اطلاعات جغرافیایی بشمار می آید و لذا نحوه کار کردن با آنها بخش اساسی از نرم افزار کوانتوم GIS را به خود اختصاص می دهد. از جمله مهمترین لایه های برداری می توان به نقشه توپوگرافی، شبکه آبراهه ها، مرز حوضه آبریز و . . . اشاره نمود. تصاویر ماهواره ای، مدلهای رقومی ارتفاع (DEM)، داده های رستری بارش و . . . نیز از مهمترین لایه های رستری بشمار می آیند. با توجه به اهمیت لایه های مذکور، در بسته آموزش کوانتوم GIS سعی شده تا جزئیات مربوط به بارگذاری انواع لایه ها، برچسب گذاری عوارض، و نمادگذاری آنها به صورت کاملا کاربردی و پروژه محور خدمت کاربران عزیز آکادمی هیدرولرنینگ شرح داده شود.

۲- نحوه جستجو در لایه های برداری بر اساس خصوصیت مدنظر و انجام محاسبات هندسی (محاسبه مساحت، طول، مرکز ثقل و . . .) و استخراج مشخصات آماری هر کدام از جداول اطلاعاتی

در این بخش از آموزش کوانتوم GIS نیز به بررسی نحوه اعمال شرطهای مختلف بر روی لایه های برداری شده است. به عنوان مثال فرض کنید در پروژه ای از شما خواسته شده است رودخانه های با طول بیش از ۱۰ کیلومتر و شیب کمتر از ۱۰ درصد را در یک لایه برداری متعلق به شبکه آبراهه های یک حوضه پیدا نمائید. انجام اینکار به صورت دستی امری کاملاً دشوار می باشد ولی در محیط کوانتوم GIS ابزار و امکاناتی وجود دارد که به کمک آنها می توان هر نوع شرطی را بر روی لایه برداری موردنظر اعمال و خروجی مناسب را بدست آورد. انجام محاسبات هندسی پرکاربرد مانند مساحت، محیط حوضه، طول آبراهه ها و عوارض، مرکز ثقل حوضه آبریز و . . . از جمله مهمترین محاسباتی است که در بسیاری از مطالعات از جمله مطالعات فیزیوگرافی، هیدرولوژی و هواشناسی موردنیاز است.

۳- نحوه ترکیب چند لایه رستری مختلف و ساخت یک نقشه رستری یکپارچه از داده ها و برش آنها با یک لایه برداری

همانطور که در بخشهای قبل عنوان شد، لایه های رستری یکی از داده های پرکابرد در سیستم اطلاعات مکانی و سنجش از دور می باشد و بسیاری از متغیرهای اقلیمی و هیدرولوژیکی مانند بارش، دما، رطوبت خاک، رواناب سطحی، پوشش گیاهی، نقشه خاک، تصاویر ماهواره ای و . . . به صورت رستری تهیه می شوند. در برخی موارد و با توجه وسعت بالای حوضه آبریز (محدوده مطالعاتی) نیاز به چندین تصویر ماهواره ای یا مدلهای رقومی ارتفاع (DEM) می باشد. در این حالت برای ایجاد یک تصویر یا DEM یکپارچه از حوضه آبریز بایستی چندین لایه رستری را باهم ترکیب نمود. در این بخش از آموزش کوانتوم GIS نحوه ترکیب چند لایه رستری و برش آنها توسط یک لایه برداری (مرز حوضه آبریز) شرح داده شده است.

۴- کار با مدلهای رقومی ارتفاع (DEM)، محاسبه نقشه شیب، استخراج نقشه توپوگرافی و ترسیم پروفیل طولی مسیرهای موردنیاز

یکی از مهمترین لایه های رستری که برای نمایش تغییرات وضعیت توپوگرافی سطح زمین استفاده مورد استفاده قرار می گیرد، مدل رقومی ارتفاع (DEM) می باشد. در حال حاضر در بسیار از مدلهای هیدرولیکی و هیدرولوژیکی از مدل‌های رقومی ارتفاع (DEMs) که حاوی اطلاعات توپوگرافیکی محدوده موردنظر می‌باشند، برای بیان هندسه حوضه و رودخانه استفاده بعمل می‌آید. با استفاده از DEM می توان مولفه های مهمی همچون نقشه رستری شیب، پروفیل طولی هر کدام از مسیرهای جریان و نقشه توپوگرافی را برای منطقه مورد مطالعه استخراج کرد. در بسته آموزشی کوانتوم GIS به تفصیل در مورد موارد مذکور پرداخته شده است.

۵- ساخت نقشه موضوعی جذاب (Layout) در محیط کوانتوم GIS

پس از آشنایی با انواع لایه های برداری و رستری و نیز نحوه تحلیل و پردازش آنها در محیط QGIS نوبت به ایجاد یک نقشه خروجی جذاب از داده های موجود می باشد. در این بخش از آموزش کوانتوم GIS به بررسی نحوه ایجاد یک Layout جذاب چند بخشی در محیط QGIS پرداخته شده است. خروجی حاصل از این بخش می تواند در گزارشات فیزیوگرافی، هیدرولوژی، هواشناسی و حتی مقالات علمی مورد استفاده مهندسین و محققین قرار بگیرد.

۶- وارد کردن داده های متنی به محیط QGIS و ذخیره آنها به صورت یک شیپ فایل

داده های متنی نیز یکی از فرمتهای متداول در ذخیره سازی داده های مکانی بشمار می آید و بسیاری از سازمانها برای ذخیره کردن داده های خود از این فرمت استفاده می نمایند. به عنوان مثال سازمان هواشناسی و وزرات نیرو برای ذخیره سازی داده های بارش، دبی، تبخیر و . . . از دو فرمت txt و csv برای این منظور استفاده می نماید. لذا با توجه به اهمیت این نوع داده ها، در این دوره آموزشی به بررسی نحوه ورود آنها به محیط QGIS و ذخیره کردن آنها به صورت یک شیپ فایل پرداخته شده است.

۷- آشنایی با دستورات GeoProcessing (مانند: Buffer، Clip، Union، Dissolve و . . .) در محیط QGIS

اصطلاح Geoprocessing تلفیق دو کلمه geographic و data processing است. Geoprocessing در حقیقت نحوه انجام عملیات و آنالیزهای GIS برروی داده های مکانی است. در محیط کوانتوم GIS ابزارهای مختلفی در این زمینه وجود دارد که به واسطه آن کاربر می تواند لایه های مختلف را با هم ترکیب نماید یا لایه ای را با لایه ای دیگر برش بزند. همچنین برای تعیین وجه اشتراک دو لایه، اجتماع دو لایه و نیز تعیین حریم عوارض نقطه ای، خطی و پلیگونی می توان از دستورات Geo Processing استفاده نمود. در دوره آموزش کوانتوم GIS به بررسی تک تک ابزارهای Geo Processing با استفاده از مثالهای کاربردی پرداخته شده است. 

۸- نحوه ساخت یک شبکه مربعی منظم برای یک محدوده مشخص، ایجاد نقاط تصادفی در یک محدوده مشخص، انتخاب تصادفی داده از داخل یک لایه مشخص (در مباحث درونیابی برای ارزیابی عملکرد روش مورد استفاده کاربرد زیادی دارد)، ذخیره عوارض موجود در یک لایه به چند لایه مختلف (مثال کاربردی: استخراج هر کدام از استانها به صورت یک لایه مجزا از داخل لایه استانهای ایران)

۹- استخراج شبکه آبراهه ها و زیرحوضه ها با استفاده از توابع موجود در QGIS

استخراج صحیح شبکه آبراهه ها و زیرحوضه ها از روی مدلهای رقومی ارتفاع (DEM) یکی از موارد موردنیاز در مطالعات هیدرولوژی، هواشناسی و سیلاب بشمار می آید. در این دوره آموزشی جامع و کاربردی به بررسی توانائی ها و ابزارهای برنامه کوانتوم GIS در این زمینه پرداخته شده است. با فراگیری این بخش از آموزش کاربر قادر خواهد بود در کمترین زمان ممکن و با روشهای مختلف شبکه آبراهه و زیرحوضه های موجود در یک محدوده مطالعاتی را استخراج نماید.

۱۰- توسعه یک مدل خودکار با استفاده از Processing Modeler جهت استخراج شبکه آبراهه ها و زیرحوضه ها

موارد مطرح شده در این بخش تقریباً مشابه با آیتمها اشاره شده در بند ۹ می باشد اما با این تفاوت که به جای انجام تک تک مراحل به صورت مجزا که امری کاملاً زمانبر می باشد، از یک مدل خودکار استفاده شده است. مدلهای خودکار با انجام خودکار تمامی دستورات موجب تسهیل در امر محاسبات می شوند و در نهایت مدلی در اختیار کاربر قرار میگیرد که با استفاده از آن و تنها معرفی مدل رقومی ارتفاع (DEM)، تمامی فرآیندهای مربوط به ایجاد نقشه Flow Direction، Flow Accumulation، شبکه آبراهه ها، زیرحوضه ها، مرکز ثقل زیرحوضه ها و . . . به صورت خودکار محاسبه خواهند گردید. با مشاهده این آموزش کاربر قادر خواهد بود برای هر نوع مساله ای که نیازمند انجام تعدادی دستور و ابزار می باشد، یک مدل خودکار ایجاد نماید. به عنوان مثال کاربر قادر خواهد بود یک مدل خودکار برای پردازش تصاویر ماهواره ای، تعیین مناطق مستعد سیل خیزی، مناطق مستعد تغذیه آبخوان و . . . را به راحتی ایجاد نماید.

۱۱- دانلود آنلاین DEMهای ۳۰ متری SRTM  برای محدوده  مطالعاتی در محیط QGIS

در این بخش نیز به بررسی نحوه دریافت مدلهای رقومی ارتفاعی ۳۰ متری SRTM به صورت آنلاین و در محیط QGIS پرداخته شده است و دیگر نیازی به مراجعه به سایتهای دیگر نمی باشد. تنها بایستی پلاگین موردنظر نصب و با معرفی مختصات مربوط به ناحیه مورد مطالعه، اقدام به دانلود نقشه DEM نمود.

۱۲- ساخت یک نقشه تحت وب از لایه های موجود در پروژه جهت به اشتراک گذاری آن با کاربران در فضای مجازی

ایجاد نقشه تحت وب از لایه های یک پروژه یکی از ابزارهای بسیار مهم به ویژه برای مدیران و کاربرانی است که تسلط زیادی به GIS نداشته و یا توانائی کار کردن با آن را ندارند و تنها قادر به مشاهده آنلاین نقشه ها و کلیک کردن بر روی لایه ها جهت مشاهده جداول اطلاعاتی آنها می باشند. برای چنین کاربرانی می توان از نقشه های تحل وب استفاده نمود تا کاربران تنها قادر به مشاهده لایه ها و انجام یکسری پردازشهای ساده و به صورت آنلاین باشند. در دروه آموزش کوانتوم GIS به موارد زیر پرداخته شده است:

 نحوه دسترسی به پلاگینهای موردنیاز برای ساخت یک نقشه تحت وب، انجام تنظیمات مربوط به نحوه نمایش لایه ها در محیط وب، نحوه افزودن نقشه های مختلف مانند: OSMapٍ ، OpenStreetMap و . . . به عنوان پس زمینه نقشه تحت وب، افزودن مواردی همچون خط کش (جهت اندازه گیری فواصل بر روی نقشه)، مقیاس نقشه، امکان جستجو و گزینه های بزرگنمایی و کوچکنمائی و ساخت نقشه تحت وب و نمایش آن در مرورگر اینترتی

۱۳- استخراج مدل هندسی رودخانه (مقاطع عرضی، پروفیل طولی) موردنیاز مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط QGIS

مقاطع عرضی یکی از ورودی های اصلی مدل هیدرولیکی HEC-RAS بشمار می آید و به همین منظور در این بخش از دوره آموزش کوانتوم GIS به بررسی نحوه استخراج مدل هندسی موردنیاز مدل HEC-RAS پرداخته شده است. آنچه که در این بخش آموزش داده شده است تقریباً مشابه با عملکرد الحاقیه HEC-GeoRAS در محیط ArcGIS می باشد اما با این تفاوت که فرآیند استخراج مدل هندسی در کمترین زمان ممکن صورت می گیرد.

۱۴- استفاده از روشهای درونیابی برای ساخت نقشه های رستری از داده های نقطه ای در محیط QGIS

۱۵- آموزش کاربردی توابع Zonal Statistic و Point Sampling برای استخراج داده از نقشه های رستری و محاسبه مشخصات آماری لایه های برداری واقع بر روی لایه های رستری.

۱۶- آموزش نحوه دانلود داده های بارشی PERSIANN و استخراج سری زمانی داده ها از لایه های با فرمت nc در محیط QGIS

داده های بارش بدست آمده از تکنیکهای مبتنی بر سنجش از دور عمدتاً به فرمت NetCDF یا nc توسط موسسات تحقیقاتی مختلف دنیا تهیه می شود و با توجه به فرمت خاصی که دارند بایستی توسط ابزارهای مناسب فراخوانی شوند. از آنجایی که این داده ها دارای ساختار رستری می باشند، برای استخراج سری زمانی سلول موردنظر بایستی از پلاگین هایی که در این زمینه در محیط QGIS وجود دارد استفاده نمود. در این آموزش جامع، علاوه بر تشریح روشهای مختلف دانلود داده های بارش از منبع بارشی PERSIANN، نحوه استخراج سری زمانی بلند مدت بارش از روی تصاویر با فرمت nc نیز در محیط کوانتوم GIS شرح داده شده است.

فکر میکنم با توضیحاتی که داده شد کاملا متوجه شده باشید که در این دوره آموزشی چه مباحثی کاربردی تدریس شده است. پس توصیه میکنم فرصت رو از دست نداده و برای اینکه در حوزه سیستم اطلاعات جغرافیایی از دیگران عقب نمانید این دوره آموزشی ارزشمند رو تهیه کنید. با این بسته آموزشی می توانید بسیاری از پروژه های کاری و دانشگاهی را به ساده ترین شکل ممکن انجام داده و به یک حرفه ای در این زمینه تبدیل شوید.

نکته: با پرداخت هزینه موردنظر لینکهای آموزش نمایان شده و می توانید به راحتی اقدام به دانلود آنها نمائید. همچنین یک نسخه از لینکهای موردنظر به ایمیل شما (چنانچه در Inbox نبود به بخش Spam مراجعه نمائید) ارسال خواهد شد. همچنین در صورت بروز هرگونه مشکل با شمار تلفن ۰۹۹۰۳۶۰۸۸۰۳ و در ساعات ۹ صبح تا ۱۷ تماس حاصل نمائید.

برای اطلاع از آخرین محصولات آکادمی هیدرولرنینگ، به کانال تلگرامی    ما مراجعه کنید