ملحق - نظم المعلومات الجغرافية (GIS)

ما هو نظم المعلومات الجغرافية (GIS)؟

نظم المعلومات الجغرافية (GIS) هى نظام من حزم برامج الكمبيوتر التى تساعد على تجميع وتخزين وتحليل البيانات والمعلومات على أساس جغرافى. النظام حقيقياً يتكون من الأجهزة (أجهزة الكمبيوتر وملحقاتها مثل الماسحات الضوئية , الطابعات , .. الخ) بالإضافة الى البرامج, البيانات التى سوف يتم التعامل معها وتخزينها بالإضافة الى المستخدم الذى سوف يستخدم برامج الكمبيوتر فى تحليل البيانات.

البعد الجغرافى فى نظم المعلومات الجغرافية (GIS) يعنى ان كل عملية إدخال للبيانات تمت مع وجود نظام إحداثيات جغرافية فى فضاء ثلاثى الأبعاد تابع لموقع أى نقطة على سطح الأرض. المساحة التى تمثلها البيانات يمكن ان تكون نقطة او خط او مساحة.

البيانات يتم ترتيبها فى طبقات رقمية. على سبيل المثال الطبقة التى تشمل معلومات عن (كمية المحصول المنتج) من الممكن ان تكون على هيئة مساحات تمثل الحقول المنزرعة مدعمة بقيم رياضية تمثل كمية المحصول التى انتجها كل حقل فى موسم زراعى معين.

طبقات مختلفة من نظم المعلومات الجغرافية (GIS Layers) مدموجة معاً.
المصدر : National Coastal Data Development Centre (NCDDC), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), USA

البيانات فى طبقات نظم المعلومات الجغرافية (GIS) يمكن ان تكون على صورة أو أكثر Vector او Raster. البيانات Vector هى الأكثر شيوعاً حيث ان المعالم فى بيانات Vector من الممكن ان تكون نقاط او خطوط او ما يسمى Polygons. كل من المعالم السابقة يمكن ان يلحق بها قيم رياضية فى طبقات رقمية والبيانات Vector دقيقة جداً من الناحية المكانية. على الجانب الأخر فإن بيانات Raster تنظم البيانات او المرئيات الفضائية فى صورة تقاطعات من خطوط طول ودوائر عرض. كل خلية ناتجة عن هذه التقاطعات يمكن التعامل معها على أنها Vectro Polygon كما ان لها قيمة او أكثر ملحق بها فى الطبقات الرقمية (Thematic Layers). يتم إشتقاق بيانات Raster دائماً من صور الأقمار الصناعية حيث ان المستشعر يقوم بتسجيل البيانات فى صورة Pixels.

فى الشكل الموضح اسفل , الطبقة المسماه (العملاء) تمثلها نقاط, فى حين ان الطبقة المسماه (شوارع) تمثلها خطوط والطبقة (قطع) تمثلها Polygon. جميع الطبقات السابقة تعتبر بيانات Vector. على الجانب الأخر الطبقة (إنحدار) والطبقة (إستخدامات الأراضى) تمثلها بيانات Raster ومشتقة من معالجة الصور الفضائية.

نقاط , خطوط , Ploygons فى خريطة GIS.
المصدر : Wikimedia Commons

مثال أخر على النقاط , الخطوط , Polygons يظهر على اليسار. فى هذه الخريطة تظهر مواقع أبار المياه الجوفية كنقاط وتظهر الأنهار على شكل خطوط (مكونة من تكرارت من الخطوط المستقيمة) تشكل فى مجموعها ما نطلق عليه احياناً خط متعدد أو Polyline وتمثل البحيرات بـ Polygons عند التغطية ثنائية الإحدثيات. يمكن تعريف Polygon انه منطقة محددة بخطوط مغلقة لا تظهر بداية او نهاية لهذه الخطوط.

إستعمالات نظم المعلومات الجغراقية GIS

أخيراً , فإن نظم المعلومات الجغرافية (GIS) يمكن إستعمالها كخريطة موضعية تمكن من إمداد أنواع متعددة من عناصر المعلومات. فكة ان البيانات تم تخزينها على شكل رقمى تجعل من الممكن إنتاج انواع مختلفة من الخرائط الرقمية على حسب الحاجة. الأكثر أهمية من ذلك, الطبيعة الرقمية للبيانات تمكن من إجراء تحويلات مختلفة وأنواع مختلفة من التحليلات على البيانات.

بالمزج بين أكثر من طبقة من نظم المعلومات الجغرافية , كل نقطة فى الفضاء يمكن ان يلحق بها خصائص ومسميات معينة. على سبيل المثال فيمكن تمثيل مسرح بنقطة لها إحداثيات جغرافية من خطوط طول وعرض وإلحاق بيانات إضافية بها مثل الإسم , العنوان , السعة وتاريخ البناء.

لأن كل هذه المعلومات يتم المزج بينها فى نظام جغرافى من الممكن عمل العديد من المعاملات المكانية التى يمتزج فيها موقع المعالم مع المعلومات الملحقة بها.

نأخذ على سبيل المثال الإنحدار , الإرتفاع وهما من أكثر العناصر شيوعاً التى يتم إلحاقها بالنقاط والخطوط فى بيئة نظم المعلومات الجغرافية (GIS). إستعمال الإنحدار يمكن من إنتاج الخرائط ثلاثية الأبعاد. ولكن كيف يمكن حساب إنحدار اى نقطة على الخريطة؟ البيانات المطلوبة فى هذه المعالجة هى قياسات إنحدار النقط وكلما زاد عدد النقاط المتاحة كلما زادت دقة وتفصيل خريطة الإنحدار. فى النهاية , خريطة الإنحدار من بيانات الأقمار الصناعية هى منتج شائع جداً حيث ينتج شبكة كثيفة من قيم الإنحدار (لاحظ طبقة الإنحدار) فى الشكل على يسار الصفحة.

خريطة الإرتفاعات مع خطوط الكنتور.
المصدر: Wikimedia Commons

فى الخطوة التالية نرسم خطوط الكنتور, بربط كل النقاط التى لها نفس الإرتفاع بخط واحد متصل. والأن بعد ما حصلنا على خريطة الكنتور فيمكننا إذا ما عرفنا فى أى إتجاة تزيد او تنقص الإرتفاعات تحديد إرتفاع أى نقطة على الخريطة الكنتورية.

سؤال :هل من الممكن ان يتقاطع خطى من خطوط الكنتور مع بعضهما؟

سؤال :ما هى المعلومات التى تعبر عنها كثافة خطوط الكنتور؟

ولأن كل الطبقات التى فى نظام المعلومات الجغرافية لها نظام إحداثى معين ومعروف, فمن السهل ان نحسب العلاقة المكانية بين طبقتين او أكثر. على سبيل المثال نستطيع تحديد مساحة من الأرض لها نفس الخصائص التى تقابل طبقة معينة وهذه الخاصية يمكن دمجها مع معلومات أخرى من طبقة موجودة او قائمة تحتوى على بعض الشروط المطلوب تحقيقها, مما يمكنا من إيجاد منطقة يتحقق فيها هذه الشروط.