ژئومتیکس علم جمع‌آوری، تحلیل و تفسیر داده‌ها، بویژه داده‌های مربوط به سطح زمین و همچنین مدلسازی، تحلیل و مدیریت داده های زمین مرجع است. بطور کلی ژئومتیکس علم و تکنولوژی مربوط به ویژگی و ساختار داده‌های مکانی، روشهای بدست آوری، سازماندهی، طبقه‌بندی، بررسی کیفیت، تحلیل، مدیریت، نمایش و همچنین نیاز ساختاری برای استفاده از این اطلاعات می‌باشد.ژئومتیکس با طیف وسیعی از علوم مرتبط است که هرکدام برای ارائه تصویری از جهان فیزیکی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این علوم عبارت‌اند از:

جایگاه  مهندسی نقشه‌برداری و ژئوماتیک در تولید نقشه، اطلاعات مکانی و ارائه خدمات اطلاعاتی

در جهان کنونی، کشور ما به عنوان کشوری در حال توسعه بایستی از طریق تمرکز با مزایای منابع فراصنعتی مانند: «نوآوری‌های صنعتی»، «مهارت نیروی کار»، «ایجاد زیرساختار اطلاعات» تجارت‌های موفقی را تجربه نماید و ضمن ایجاد اشتغال مفید، بتواند به اهداف توسعه پایدار دست یابد. در شرایط کنونی که عصر اطلاعات محسوب می‌شود، اتخاذ استراتژی پیشتازی در زمینه‌های اطلاعات و ارتباطات از طریق ایجاد شرایط مناسب برای سرمایه‌گذاران برای زیرساختارهای اطلاعاتی و ارتباطاتی و فراهم‌نمودن زمینه‌های لازم برای تجارت الکترونیکی، دولت الکترونیکی، ایران رقومی و ... می‌تواند ما را در نیل به توسعه پایدار یاری نماید. از آنجا که به بیانی 70درصد اطلاعات به نحوی با مکان ارتباط دارند، بنابراین مهندسی نقشه‌برداری و ژئوماتیک به عنوان رشته‌ای که از دیرباز در زمینه «تولید»، پردازش‌»، «نگهداری» و «ارائه اطلاعات مکانی» فعالیت نموده است، در شرایط کنونی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

دست‌اندرکاران علوم مهندسی نقشه‌برداری بایستی با توجه به وضعیت کنونی با بهره‌گیری مناسب از امکانات، تجارب و متخصصان، ضمن بازنگری در فعالیت‌های سنتی خود، نقشی مؤثر در توسعه کشور ایفا نمایند. ایفای صحیح این نقش علاوه بر نیل به اهداف ملی، موجب توسعه و گسترش علوم مهندسی نقشه‌برداری و ژئوماتیک در کشور می‌شود.

به منظور دستیابی به موارد یاد شده تلاشی همگانی توسط تمامی دست‌اندرکاران علوم مهندسی نقشه‌برداری و ژئوماتیک از قبیل «سازمان و دستگاه‌های تولیدکننده نقشه و اطلاعات مکانی»، «بخش خصوصی»، «دانشگاه‌ها و مراکز آموزشی» و «تشکل‌های حرفه‌ای و علمی» ضروری است.

اقداماتی که در زمینه ایفای این نقش بایستی انجام پذیرد

- تولید اطلاعات مکانی با حجمی متناسب با تقاضاها که دائماً در حال افزایش است.

- تسریع در پردازش و بهره‌گیری از روش‌های نیمه اتوماتیک و اتوماتیک و ایجاد سهولت در این پردازش‌ها، به نحوی که افرادی با تخصص‌های کمتر و حتی تخصص‌های دیگر قادر به انجام آن باشند.

- ایجاد روش‌های جدید نگهداری داده‌های دارای حجم بالا، به نحوی که علاوه بر حفظ داده‌ها، اطلاعات با سرعت لازم قابل دسترسی باشند.

- ارائه اطلاعات مکانی به فرمت‌ها و اشکال مختلف و متنوع متناسب با نیازها.

- بهره‌گیری از شبکه‌های اطلاع‌رسانی www در ارائه خدمات و اطلاعات مکانی.

- ایجاد مکانیزم‌های مناسب تبادل اطلاعات در کشور با حداکثر سهولت.

- تهیه وارائه نرم‌افزارها و برنامه‌های کاربردی به منظور ایجاد سهولت به کارگیری اطلاعات و داده‌های تولید شده.

- بازنگری در شرح خدمات و فعالیت‌های متداول و ایفای نقش ارائه‌کننده خدمات اطلاعات مکانی.

- معرفی زمینه‌های کاربردی مختلف اطلاعات مکانی و همکاری با متخصصان و مسئولان سایر زمینه‌های تخصصی.

- تولید و صدور نرم‌افزار و خدمات مهندسی نقشه‌برداری و ژئوماتی

1- نقشه برداری زمینی:

تعیین موقعیت نسبی نقاط واقع در سطح زمین و یا نزدیک به آن هدف اصلی نقشه برداری است. از این تعریف ساده چنین استنتاج می‌شود که هدف، تعیین مختصات نقاط در سه بعد است. البته در بعضی موارد، برای تعیین موقعیت، بعد زمان نیز مورد توجه قرار می گیرد (سنجش های نجومی و نقشه برداری ماهواره ای). مختصات مطلوب می تواند کارتزین (Z,Y,X) و یا جغرافیایی باشد. معمولاً عملیات نقشه برداری شامل دو مرحله برداشت یا اندازهگیری و محاسبه و ارائه نتایج کار است. در مرحله اندازه گیری، از وسایل و دستگاه‌ها و نیز روش های مختلفی استفاده می‌شود تا داده های لازم برای مرحله دوم بدست آید. در مرحله دوم نیز از روشهای مختلفی استفاده می گردد. در تمام روش ها، ابتدا خطاها مورد بررسی قرار گرفته و در صورت قابل قبول بودن سرشکن می شوند. نتایج کار به صورتهای آنالوگ (نقشه، مقاطع طولی و عرضی و ...) و یا دیجیتال (جداول، مدلهای رقومی زمین DGM یا DTM) ارائه می گردد. انتخاب وسایل و روشهای مناسب تابع وسعت منطقه، دقت مطلوب و امکانات است.

در نقشه برداری از مناطق کوچک اثر کرویت زمین تقریباً ناچیز است و می توان زمین را در منطقه کوچکی مسطح در نظر گرفت و به عبارت دیگر سطوح تراز که بر امتداد شاقول عمود هستند موازی هم بوده و در این صورت امتداد شاقول در نقاط مختلف موازی هم خواهند بود در صورتیکه حقیقتاً با فرض زمین کروی امتداد شاقول در نقاط مختلف موازی نبوده و از مرکز زمین می گذرند. در مواقعی که زمین را مسطح فرض کنیم روش نقشه برداری مسطحه Plane Survey)) نامیده می‌شود این فرضیه مادامیکه سطح منطقه مورد نظر از چند صد کیلومتر مربع تجاوز نکند قابل قبول است. نقشه برداری مسطح که بعد از این از آن بنام نقشه برداری یاد خواهیم کرد برای کارهای مهندسی – معماری – شهرسازی – باستانشناسی – کارهای ثبت و املاکی – تجاری – اکتشافی مورد استفاده است. و تنها در زمینه کارهای مهندسی و معماری همیشه مورد استفاده مهندسین و معماران به منظور بررسی طرح – اجرا – نظارت مورد استفاده است. نقشه برداری در خدمت مهندسین معمار و شهرساز شامل مراحل زیر است: -برداشت نقشه کلی به منظور مطالعات اولیه -برداشت نقشه دقیق برای تهیه طرح و اجرا -پیاده کردن طرح و پروژه -کنترل پروژه ضمن اجرا -کنترل نهایی و تحویل کار در خدمت باستانشناسی نقشه برداری شامل برداشت پلان ساختمانها و آثار قدیمی و همچنین تهیه نقشه جزئیات از نماها – تقاطع – رلیف ها است که در بیشتر مواقع برای تجدید بناهای از بین رفته و Restauration بکار می رود.عملیات زمینی و کارهای دفتری معمولاً تهیه نقشه شامل دو مرحله کلی است:

1-عملیات زمینی 2-کارهای دفتری

عملیات زمینی شامل مراحل زیر است:

1-شناسایی مقدماتی منطقه عملیات 2-انجام اندازه گیریهای لازم برای تعیین طولها – زوایا و غیره 3-ثبت اندازه گیریها در دفاتر و فرم های مخصوصکارهای دفتری شامل مراحل زیر است:

1-محاسبات مقدماتی برای آنکه بتوان اندازه گیری های انجام شده روی نقشه برده شوند. 2-بردن اندازه‌ها روی نقشه (ترسیم) 3-پاکنویس نمودن و کنترل نقشه 4-انجام محاسبات سطح – حجم و غیره در صورت لزوم (مثل محاسبات سطح زمین یا حجم عملیات خاکبرداری و خاکریزی)

و مادون قرمز توسعه یافت و فیلم رنگی نیز از 1935 بصورت کداکرم عرضه گردید. فیلمهای رنگی کاذب نیز کاربردی عظیم در تفسیر پیدا نمود. به بیان ساده فرآیند اندازه گیری تصاویر اجسام در روی عکسهای هوایی را فتوگرامتری گویند و بعبارت دقیق تر فتوگرامتری عبارتست از هنر، علم و تکنولوژی تهیه اطلاعات درست از عوارض از طریق اندازه گیری، ثبت و تفسیر بر روی عکس و یا سایر مدارکی که در بر دارنده اثری از انرژی الکترومنیتیک تابشی ثبت شده باشد.

عکس به‌عنوان مهم‌ترین منبع اطلاعاتی در این علم می باشد و در داقع اصول کار در فتوگرامتری بر روی عکسهای هوایی است.

عموماً فتوگرامتری را به دو شاخه فتوگرامتری متریک و فتوگرامتری تفسیری تقسیم بندی می کنند.

در فتوگرامتری متریکی، اندازه گیریهای کمی مطرح است، یعنی با استفاده از اندازه گیریهای دقیق نقاط از طریق عکس می توان فواصل حجم، ارتفاع و شکل زمین را تعیین کرد، که معمولترین کاربردهای این شاخه از فتوگرامتری تهیه نقشه های مسطحاتی و توپوگرافی از روی عکسهاست. اما فتوگرامتری تفسیری خود به دو شاخه تفسیر عکس و سنجش از دور تقسیم می‌شود.

در قسمت تفسیر عکس بیشتر مطالعات کیفی بر روی عکس انجام می گیرد،به‌عنوان مثال وضعیت پوشش گیاهی یک منطقه و یا میزان جمعیت یک شهر را از طریق عکس مورد مطالعه و تحقیق قرار می دهند.

عکسهای هوایی امروزه حداقل در دو رشته بزرگ علمی یعنی فتوگرامتری به معنی کلی تهیه نقشه از عکسهای هوایی و دیگری تفسیر به معنی شناسایی و تشخیص عوارض و اشیاء از روی تصویر به کار می روند و دارای شروع و تاریخ هم‌زمانی می باشند که بتدریج و با پیشرفتهای تکنولوژی، این دو رشته توسعه یافته و در نتیجه، استفاده و ابزار برای دو گروه کم کم از هم فاصله گرفته و در هر یک، تخصص های جداگانه ای به وجود آمده و بتدریج نیز اضافه خواهد شد. عکسبرداری هوایی برای هر دو مصارف فوق دارای قدمت چندان زیادی نیست، بلکه تاریخ آن کم و بیش مقارن با پیدایش هنر و علم عکاسی و همچنین، صنعت هوانوردی است. اولین گزارش کتبی اختراع عکسبرداری به علوم آکادمی علوم و هنرهای فرانسه به سال 1839 باز می گردد. این عکسبرداری توسط دو فرانسوی به نامهای Daguerre و Niepce انجام گرفت. اولین گزارش قطعی پرواز هواپیما نیز مربوط به 17 دسامبر 1903 بوسیله برادران آمریکایی Wright می باشد، بنابراین باید توجه نمود که تاریخ عکسبرداری هوایی به زمان بینابین دو تاریخ فوق برمی گردد. اولین عکسبرداری هوایی از اروپا (فرانسه) به وسیله G.S.Tournachon که بعداً Nadar نامیده شد، در 1858 در پاریس انجام گردید و مقارن با او، یعنی مجدداً در همان سال شخص دیگری به نام Laussedat با دوربین عکاسی و فیلمهای شیشه ای که با خود در بالن داشت، از دهکده ای نزدیک عکسبرداری نمود. او توانست از عکسها نقشه توپوگرافیک تهیه نماید و دومی موفق به تجزیه و تحلیل ریاضی برای برگردان تصویر پرسپکتیو به تصویر ارتوفتو شد. در آمریکا، اولین عکس هوایی که با بالن گرفته شد، به تاریخ 13 اکتبر 1860 ثبت گردید. این عکس از ارتفاع 1200 پایی (365 متری) از بندر بوستون گرفته شده و در اتحاد جماهیر شوروی سابق، تاریخ اولین عکسبرداری هوایی به سال 1886 بر می گردد.

- سیستمی است متشکل از داده ها، روشها و الگوریتمها، سخت افزار، نرم افزار، نیروی انسانی و شبکه که برای ورود، مدیریت، تحلیل و نمایش "اطلاعات جغرافیایی" مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم اطلاعات جغرافیایی ابزاری قدرتمند برای کار با داده های مکانی می باشد. در GIS داده‌ها بصورت رقومی نگهداری می شوند لذا از نظر فیزیکی حجم کمتری را نسبت به روش های سنتی (مانند نقشه های کاغذی) اشغال می کنند. در یک GIS با استفاده از توانایی های کامپیوتر مقادیر بسیار عظیمی از داده‌ها را می توان با سرعت زیاد و هزینه نسبتاً کم نگهداری و بازیابی نمود. قابلیت کار کردن با داده های مکانی و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها و ترکیب انواع مختلف داده‌ها در یک آنالیز و با سرعت زیاد، با روش های دستی سازگار نمی‌باشد. توانایی اجرای آنالیزهای مکانی پیچیده، مزیت های کمی و کیفی را برای GIS فراهم می کند. انجام پردازش های تکراری با در نظر گرفتن شرایط مختلف برای دستیابی به نتیجه بهینه، تنها توسط کامپیوتر امکان‌پذیر می باشد که می تواند اینگونه عملیات را با سرعت زیاد و هزینه نسبتاً کم انجام دهد. این توانایی تجزیه و تحلیل داده های مکانی است که GIS را از دیگر سیستم های گرافیکی کامپیوتری (computer aided design) مجزا می سازد. امکان انجام آنالیزهای پیچیده با مجموعه داده های مختلف مکانی (spatial) و غیرمکانی (non-spatial) بصورت توأم، مهم‌ترین قابلیت GIS می باشد که نمی‌توان آن را با روش های دیگر مثل روش های آنالوگ انجام داد. توانایی تجزیه و تحلیل توأم داده های مختلف، امکان ایجاد و استفاده از اطلاعات زمین مرجع را به شکلی کاملاً متفاوت با گذشته را فراهم می سازد. نه تنها امکان ترکیب مجموعه داده های مختلف وجود دارد بلکه روش های مختلف را نیز می توان با یکدیگر ترکیب نمود مثلاً روش های جمع آوری، رسیدگی و ممیزی و به روز رسانی داده‌ها را می توان با یکدیگر ترکیب نمود. مثلاً وقتی که تغییری در کاربری یا مالکیت یک قطعه زمین وارد سیستم GIS می‌شود، این سیستم می تواند دقت تغییرات را کنترل نموده و سپس نقشه و جداول مربوطه را به روز در آورد. بدین ترتیب کاربران GIS می توانند اطلاعات جدیدتر را در اختیار داشته و با توجه به نیازهایشان آن را بکار گیرند.

- مؤلفه های سیستم اطلاعات جغرافیایی1- ورودی داده‌ها (Data Input) مؤلفه ورودی داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکل قابل استفاده در GIS تبدیل می‌کند. داده‌های زمین مرجع، معمولاً به شکل نقشه های کاغذی و جداولی از اطلاعات توصیفی فایل های الکترونیک از نقشه‌ها و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها، عکس های هوایی و یا تصادیر ماهواره‌ای می‌باشند. وارد نمودن داده‌ها ممکن است به راحتی تغییر فرمت یک فایل و یا بسیار پیچیده باشد. ایجاد پایگاه های بزرگ داده‌ها ممکن است 5 تا 10 برابر سخت افزار و نرم افزار GIS هزینه در برداشته باشد. به طور کلی مرحله وارد نمودن داده‌ها بسیار وقت گیر و پر هزینه بوده و ممکن است ماه‌ها و یا حتی سال ها به طول انجامد. قبل از اینکه مرحله وارد نمودن داده‌ها آغاز شود، روش های وارد کردن این داده‌ها و استانداردهای کیفیت باید دقیقا مورد توجه قرار گیرند. روش های مختلف وارد نمودن داده‌ها باید براساس پردازش هایی که قرار است روی داده‌ها انجام گیرند، استانداردهای مورد نظر برای دقت و خروجی هایی که قرار است تهیه گردند مورد ارزیابی قرار گیرند. 2- مدیریت داده‌ها (data management) مدیریت داده‌ها یکی از مولفه های GIS بوده و شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده‌ها می باشد. روش های گوناگونی برای سازماندهی داده‌ها به صورت فایل هایی که کامپیوتر بتواند آنها را بخواند وجود دارند. ساختار داده ها(data structure) روشی است که داده‌ها براساس آن سازماندهی می شوند و چگونگی ارتباط فایل ها با یکدیگر (سازماندهی پایگاه داده ها)، تعیین کننده محدودیت های موجود در بازیابی اطلاعات و سرعت عملیات بازیابی می باشند. در هنگام ارزیابی سازماندهی داده‌ها باید نیازهای کوتاه مدت و دراز مدت کاربران در نظر گرفته شوند. این ارزیابی باید توسط شخصی انجام گیرد که در روش های طراحی و تجزیه وتحلیل پایگاه داده های GIS‌ متخصص باشد. 3- تجزیه و تحلیل و کار با داده‌ها (data manipulation and analysis) توابع مربوط به تجزیه و تحلیل و کار با داده‌ها در یک GIS، تعیین کننده اطلاعاتی هستند که می‌تواند توسط این سیستم ایجاد شود. لیستی از قابلیت های مورد نیاز به عنوان جزئی از نیازمندی های سیستم باید تعریف شوند. مسئله ای که معمولاً پیش بینی نمی‌شود این است که ایجاد GIS در یک سازمان تنها باعث اتوماسیون بعضی فعالیت های خاص نمی‌گردد، بلکه ممکن است راه و روشی که سازمان براساس آن کار می کند را نیز تغییر دهد. برای پیش بینی روش تجزیه و تحلیل داده‌ها در یک GIS نیاز به دخالت کاربران در مشخص نمودن توابع و عملکردهای لازم برای سیستم می باشد.