نرم افزار های متن باز جی آی اس (GIS) و آشنایی با قابلیت های آنها

بیشتر کارهای مربوط به نقشه برداری را می‌توان با نرم افزار های متن باز جی آی اس(GIS) نیز انجام داد. بهترین بخش این موضوع این است که این نرم افزار های رایگان GIS به شما این امکان را می‌دهد تا کارهای بزرگی انجام دهید، انگار که با نرم افزار GIS تجاری کار می‌کنید.

در اینجا 9 نرم افزار از بین نرم افزارها که در سریع‌ترین زمان ممکن بهترین نتیجه را ارائه می‌دهند و از همه مهم‌تر، رایگان هم هستند و نسبت به بقیه نرم افزارها برتری دارند، معرفی می‌شوند. شما می‌توانید با بررسی قابلیتهای ذکرشده برای هرکدام، تصمیم بگیرید که برای انجام فعالیتهای مرتبط با پروژه های جی آی اس خود از کدامیک بهره ببرید.

1: نرم افزار QGIS

QGIS یکی از قدرتمندترین نرم افزار های متن باز(Opensource) جی آی اس است که به صورت رایگان در دسترس بوده و در حوزه نقشه برداری و سیستم اطلاعات مکانی(GIS) حرف‌های بسیاری برای گفتن دارد. وجود افزونه های کاربردی یا همان پلاگین ها(Plugins) کلید موفقیت آن هستند و به شما قدرت تجزیه و تحلیل و انجام پردازش های مکانی بسیاری را می‌دهند.

در زمان نگارش این مقاله نسخه 3.30.1 از این نرم افزار انتشار یافته است. چندی پیش با انتشار نسخه 3 ، قابلیت‌های بسیاری به نرم افزار افزوده شد. QGIS 3 نسخه مبتکرانه و سه بعدی، با افزونه های قدرتمند بوده و توانایی تجزیه و تحلیل بسیار بالایی دارد. روند به‌روزرسانی و انتشار نسخه‌های جدید نشان‌دهنده آن است می‌توان هر روز انتظار نوآوری و افزودن قابلیت‌های ویژه‌ای از توسعه‌دهندگان آن داشت.

متن باز بودن QGIS 3 ، از همان ابتدا، برای از بین بردن قالب‌های تجاری نرم افزارهای جی آی اس، با استفاده از ابزارهای نقشه برداری،تجزیه و تحلیل داده‌های مکانی و از لحاظ قابلیت به همان اندازه برتر طراحی شده است. حتی این نرم افزار می‌تواند با ArcGIS Pro رقابت کند. چون علاوه بر پشتیبانی از افزونه‌های کاربردی و زبان برنامه‌نویسی پرطرفدار پایتون، با ابزارهای SAGA-GIS هماهنگ شده و از کتابخانه قدرتمند GDAL بهره می‌برد. البته ذکر این نکته هم ضروری است که رابط کاربری QGIS با نرم‌افزارهای تجاری مانند ArcGIS تفاوت‌های بسیاری دارد و برای کاربران ایرانی، که سال‌ها با ArcGIS کار کرده‌اند، مهاجرت به QGIS با دشواری همراه است. اما به هرحال یک کاربر با دریافت آموزش‌های لازم می‌تواند به کمک این نرم افزار اطلاعات مکانی را مشاهده و یا ویرایش و آنالیز کند، همچنین می‌تواند داده های مکانی موجود را به دقت تجزیه و تحلیل نماید.

2 : نرم افزار GRASS GIS

GRASS GIS یک نرم افزار برای تجزیه و تحلیل داده های مکانی رستری و برداری است که توسط مهندسین ارتش ایالات متحده به عنوان ابزاری برای مدیریت زمین و برنامه ریزی زیست محیطی ایجاد شده است.
نرم افزار GRASS GIS یک سامانه اطلاعات مکانی متن باز است که شامل ابزارهایی برای مدل‌سازی زمین و اکوسیستم، هیدرولوژی، تجسم داده‌های رستری و برداری، مدیریت و تجزیه و تحلیل داده‌های مکانی، و پردازش تصاویر ماهواره‌ای و هوایی است.

نرم افزار GRASS GIS دارای بیش از 350 ابزار ویرایش فایل برداری و رستری است و ابزارهای مختلفی برای ویرایش و آماده‌سازی اطلاعات مکانی و توصیفی فراهم می‌کند. توانایی آن در اتصال به نرم‌افزارهایی همچون MapServer ،R-stats  و MATLAB عملکرد نرم افزار را به نحو چشمگیری افزایش داده است. همچنین این نرم‌افزار ارتباط بین دو برنامه  AutoCAD و ArcGIS را برقرار می‌کند.

یکی دیگر از ویژگی های کلیدی GRASS GIS پردازش و تجزیه و تحلیل داده‌های LiDAR است. منظور از لیدار شناسایی و تعیین مسافت با استفاده از نور بوده و می‌توان از نقاط LiDAR برای ترسیم خطوط منحنی میزان سه بعدی و DEM  استفاده نمود.

دانشگاه‌ها، مشاوران محیط زیست و سازمان های دولتی (NASA، NOAA، USDA) به دلیل کاربرد گرافیکی بصری و قابلیت اطمینان بودن، از این نرم افزار استفاده می‌کنند.

3 : نرم افزار Whitebox GAT

Whitebox GAT (جعبه ابزار تحلیل مکانی) هم در لیست نرم افزار های متن باز و رایگان GIS است. این نرم افزار از سال 2009 به وجود آمده و تاکنون نیز بطور مستمر بروزرسانی شده است.
این نرم افزار یک گزینه عالی برای انجام تحلیل‌های هیدرولوژیکی می‌باشد و جایگزین سیستم تجزیه‌و‌تحلیل زمین (TAS) شده است، Whitebox GAT واقعاً یک بسته نرم افزاری GIS و سنجش از دور با دسترسی آزاد کامل است.

Whitebox GAT بیش از 460 ابزار برای برش دادن، تبدیل، تجزیه و تحلیل، مدیریت و استخراج اطلاعات مکانی دارد. در تبدیل فرمت LAS ، که به طور خاص برای نگهداری داده های لیدار است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. همینطور می‌تواند با Shapefile نیز کار کند، اما ممکن است به یک روزرسانی جاوا نیاز داشته باشد. در کل به نظر می رسد این نرم افزار رایگان GIS تقریباً در صنعت GIS بی‌نظیر باشد.

4 : نرم افزار gvSIG

gvSIG یکی از نرم افزار های متن باز جی آی اس با بستری مستقل می‌باشد. نرم افزاری تحت جاوا كه از نظر شكل ظاهری شباهت‌های بسیاری بـه نـرم افزار ArcView دارد. دارای یک برنامه اپلیکیشن تلفن همراه، قابلیت‌های سه بعدی و یک برنامه دسکتاپ، برای ذخیره‌سازی و تجزیه و تحلیل اطلاعات جغرافیایی، است.

این نرم افزار دارای ابزارهای گسترده‌ای برای کار با اطلاعات جغرافیایی (ابزار پرس و جو ، ایجاد نقشه ، پردازش‌های مکانی مختلف و شبکه ها) است. همین امر این نرم افزار را به ابزاری ایده‌آل برای کاربرانی که در قلمرو زمین کار می‌کنند تبدیل می‌کند. gvSIG به گونه ای طراحی شده است که به راحتی قابل گسترش بوده ، امکان پیشرفت مداوم در برنامه‌ها و توسعه راه‌حل‌های مناسب را فراهم می‌آورد.
یکی از نکات مثبت نیز این است که gvSIG دارای نسخه قابل‌حمل (پرتابل) بوده و بدون نیاز به نصب و تنها با یک کلیک بر روی آن برنامه اجرا خواهد شد. می‌توان آن را روی هر کامپیوتری و با هر نوع سیستم عاملی اجرا نمود.
‌ابزارهای CAD نیز در gvSIG قدرتمند هستند. می‌توان هندسه‌ها، رئوس را ویرایش کرد، خطوط snap و split و چند ضلعی‌ها را تصحیح کرد.

5 : نرم افزار ILWIS

ILWIS (مدیریت یکپارچه اطلاعات زمین و آب) یک نرم افزار GIS مناسب برای برنامه‌ریزان، زیست شناسان، مدیران آب و کاربران داده‌های فضایی است. نرم افزار جامعی با قابلیت پردازش تصاویر ماهواره‌ای و طبقه بندی تصاویر، ویرایش باند طیفی، آنالیز داده‌های زمینی و جغرافیایی، ایجاد لایه‌های برداری است. یکی از ویژگی‌های کلیدی آن ابزارهای استریوسکوپی، آناگلیف و فتوگرامتری است.
عملکرد غالب این نرم افزار بر پایه رستر استوار است ولی ورود و مدیریت اطلاعات در آن به صورت برداری می‌باشد. قابلیت پردازش تصویر و قدرت تبادل اطلاعات آن با سایر نرم افزارهای سیستم اطلاعات مکانی قابل قبول است. علاوه برآن امکان اضافه کردن توابع با نوشتن برنامه در آن وجود دارد.
پردازش‌های بسیاری مانند ورود و خروج انواع داده ها و لایه ها، طراحی و مدیریت نقشه های رستری و برداری، ژئورفرنس کردن، آنالیز داده های مکانی ، طراحی سه بعدی و تهیه نقشه ارتفاعی DEM را انجام می‌دهد. با این حال این نرم افزار جهت انجام پروژه‌های بزرگ GIS و RS توصیه نمی‌شود.

6 : نرم افزار SAGA GIS

SAGA GIS (System for Automated Geoscientific Analyses) یک نرم افزار متن باز رایگان و پرکاربرد در سنجش از دور و سیستم اطلاعات مکانی است.
این نرم افزار اساساً برای تجزیه و تحلیل زمین مانند سایه‌اندازی ناهمواری‌ها، استخراج حوزه آبخیز و تجزیه و تحلیل (نقشه، هیستوگرام، نمودار پراکندگی، ویژگی‌ها و غیره) طراحی شده است. می‌توان گفت برای اکثر نیازهای سنجش از دور ایده آل است، زیرا دارای شبکه کتابخانه‌ای غنی، تصاویر و ماژول‌های پردازش زمین می‌باشد.

SAGA GIS رابط گرافیکی کاربرپسند برای مدیریت بصری داده‌ها، تجزیه و تحلیل و تجسم، ارائه می‌دهد و هم از اجرای توابع جدید با یک رابط برنامه نویسی کاربردی (API) پشتیبانی می‌کند. این نرم افزار در تجزیه و تحلیل زمین، مورفومتری، هیدرولوژی، شاخص موقعیت توپوگرافی (TPI)، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، طبقه‌بندی خاک و تصحیحات رادیومتریکی، تصحیحات اتمسفری، تلفیق تصاویر ماهواره ای، برش زدن و طبقه بندی تصاویر ماهواره‌ای، پردازش مدل های رقومی ارتفاعی (DEM) نرم افزاری سریع، قابل اعتماد و دقیق است.
SAGA GIS یک انتخاب اصلی برای مدل‌سازی محیطی و شبیه‌سازی بسیاری از مدل‌های زیست‌محیطی مانند مدل فرسایش و مدل نیتروژن می‌باشد. این نرم افزار نیز بصورت قابل‌حمل(پرتابل) است و نیازی به نصب ندارد.

7 : نرم افزار GeoDa

GeoDa یک برنامه نرم افزار رایگان GIS است که در درجه اول برای معرفی تجزیه و تحلیل داده‌های مکانی به کاربران جدید استفاده می‌شود. عملکرد اصلی آن در زمینه تجزیه و تحلیل داده های فضایی و آمار فضایی است . هدف این برنامه کمک به محققان و تحلیلگرانی است که با چالش ارزش‌گذاری داده مواجه هستند. این چالش شامل تفسیر داده و فهم آن است.

یکی از مزیت‌های مهم آن این است که چگونه با داده‌های نمونه کار کنید. در این نرم افزار تمامی توابع مرتبط با آمار فضایی موجود می‌باشد و دارای قابلیت های قدرتمند برای تجزیه و تحلیل داده‌های چند متغیره، و همبستگی مکانی محلی و جهانی است. همچنین برای انجام محاسبه رگرسیون خطی ساده تا رگرسیون موزون جغرافیایی مناسب است. از دیگر قابلیت های GeoDa تهیه نقشه‌ی دهکی و صدکی است.
این نرم افزار ، به عنوان یکی از نرم افزار های متن باز جی آی اس، توانسته کاربران بسیاری را جذب کند. به عنوان مثال، دانشگاه‌های هاروارد، MIT و کرنل از این نرم افزار برای تجزیه و تحلیل فضایی، از توسعه اقتصادی گرفته تا سلامت و املاک و مستغلات برای کاربران عام و غیرمتخصص استفاده می‌کنند.

8 : نرم افزار MapWindow

در سال 2000، MapWindow یک نرم افزار اختصاصی برای GIS بود. این نرم افزار یکی از نمونه‌های جالب و متن باز GIS هست که برای پلتفرم ویندوز توسعه داده شده و نسخه دسکتاپ آن تولید شده است. مشاهده و ویرایش Shapefile، ویرایش اطلاعات توصیفی، برچسب گذاری، مشاهده فایل‌های رستر و کار با سیستم‌های تصویر از جمله قابلیت‌های آن است و دارای ابزارهای سطح بالاتری مانند TauDEM برای ترسیم خودکار حوضه است. ماژول HydroDesktop آن برای کشف، دانلود، تجسم و ویرایش داده ها به کار رفته و DotSpatial نیز قابلیت طراحی و توسعه نرم افزارهای GIS در محیط Net. را فراهم می‌کند.

عملکرد اصلی MapWindow توسعه سیستم‌های حامی تصمیم‌گیری و توسعه و توزیع ابزارهای آنالیز داده‌های مکانی بوده و فرمت‌های رستری و برداری بسیاری را پشتیبانی می‌کند.
در حال حاضر MapWindow 5 منتشر شده و کاربردهای شگفت‌انگیزی را در این نسخه شاهد هستیم. به عنوان مثال، MapWindow حدود 90٪ از آنچه کاربران GIS نیاز دارند را انجام می‌دهد. مانند نمایشگر نقشه، شناسایی ویژگی ها، ابزارهای پردازش و طرح چاپ.

9 : نرم افزار uDig

کلمه uDig مخفف عبارت User-friendly Desktop Internet Gig یا همان برنامه کاربرپسند دسکتاپ و منبع باز برای انجام کارهای نقشه برداری اولیه است و با فناوری Eclipse Rich Client (RCP) ساخته شده است.
هدف uDig ارائه یک راه حل کامل جاوا برای دسترسی، ویرایش و مشاهده داده های GIS است. وقتی شروع به بررسی در نرم افزار uDig می‌کنید، Mapnik uDig به شما امکان می دهد نقشه‌های پایه را با همان شکلی که در ArcGIS با آن آشنا هستید، وارد کنید.

نرم افزار uDig متن باز تحت دسکتاپ می باشد که با استفاده از استاندارد های OGC پیاده سازی شده است و از WMS, WFS و غیره نیز پشتبانی می‌کند، به پایگاه‌های داده‌ای ، PostGIS، ArcSDE، Oracle Spatial متصل شده و امکان افزودن گرید، لژاند به نقشه و ویرایش های مکانی و توصیفی و امکانات نمایشی بزرگنمایی، جابجایی، مشاهده جدول و …در آن وجود دارد.
فرمت ورودی داده‌ها در آن Shapefile، GML، XML، GeoTiff، Tiff، JPEG و فرمت خروجی داده‌ها Shapefile، PDF، PNG، GIF، TIFF می باشد.