علوم

نظام المعلومات الجغرافية (GIS)

ما هو نظام المعلومات الجغرافية (GIS)؟

نظام المعلومات الجغرافية (GIS) هو نظام كمبيوتر لالتقاط وتخزين وفحص وعرض البيانات المتعلقة بالمواقع على سطح الأرض. من خلال ربط البيانات التي تبدو غير مرتبطة ، يمكن أن تساعد نظم المعلومات الجغرافية الأفراد والمؤسسات على فهم الأنماط والعلاقات المكانية بشكل أفضل. تعد تقنية نظم المعلومات الجغرافية جزءاً مهماً من البنية التحتية للبيانات المكانية ، والتي يعرفها البيت الأبيض على أنها “التكنولوجيا والسياسات والمعايير والموارد البشرية والأنشطة ذات الصلة اللازمة للحصول على البيانات المكانية ومعالجتها وتوزيعها واستخدامها وصيانتها والحفاظ عليها”. يمكن لـ GIS استخدام أي معلومات تتضمن الموقع . ويمكن التعبير عن الموقع في العديد من الطرق المختلفة، مثل خطوط العرض و الطول ، والعنوان، أو الرمز البريدي . يمكن مقارنة العديد من أنواع المعلومات المختلفة ومقارنتها باستخدام نظم المعلومات الجغرافية. يمكن أن يتضمن النظام بيانات حول الأشخاص ، مثل السكان أو الدخل أو مستوى التعليم. يمكن أن تتضمن معلومات حول المناظر الطبيعية ، مثل موقع الجداول ، وأنواع مختلفة من النباتات ، وأنواع مختلفة من التربة . يمكن أن تتضمن معلومات حول مواقع المصانع والمزارع والمدارس أو مصارف مياه الأمطار والطرق وخطوط الطاقة الكهربائية.

باستخدام تقنية GIS ، يمكن للناس مقارنة مواقع الأشياء المختلفة لاكتشاف كيفية ارتباطها ببعضها البعض. على سبيل المثال ، باستخدام نظم المعلومات الجغرافية ، يمكن أن تتضمن خريطة واحدة المواقع التي تنتج التلوث ، مثل المصانع والمواقع الحساسة للتلوث ، مثل الأراضي الرطبة والأنهار. مثل هذه الخريطة من شأنها أن تساعد الناس على تحديد الأماكن الأكثر تعرضاً لمخاطر إمدادات المياه.

تنسيقات البيانات.

وتشمل تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية على حد سواء الأجهزة و البرمجيات النظم. قد تتضمن هذه التطبيقات بيانات الخرائط أو البيانات الفوتوغرافية أو البيانات الرقمية أو البيانات في جداول البيانات.

بيانات رسم الخرائط موجودة بالفعل في شكل خريطة ، وقد تتضمن معلومات مثل موقع الأنهار والطرق والتلال والوديان. قد تتضمن بيانات رسم الخرائط أيضاً بيانات المسح ومعلومات الخرائط التي يمكن إدخالها مباشرة في نظام المعلومات الجغرافية. يعتبر التفسير الفوتوغرافي جزءاً رئيسياً من نظم المعلومات الجغرافية. يتضمن تفسير الصور تحليل الصور الجوية وتقييم الميزات التي تظهر. يمكن أيضاً إدخال البيانات الرقمية في نظام المعلومات الجغرافية. مثال على هذا النوع من المعلومات هو بيانات الكمبيوتر التي تم جمعها بواسطة الأقمار الصناعية والتي تُظهر استخدام الأراضي – موقع المزارع والبلدات والغابات.

يوفر الاستشعار عن بعد أداة أخرى يمكن دمجها في نظام المعلومات الجغرافية. يشمل الاستشعار عن بعد الصور والبيانات الأخرى التي تم جمعها من الأقمار الصناعية والبالونات والطائرات بدون طيار.

أخيراً ، يمكن لنظام المعلومات الجغرافية أيضاً تضمين بيانات في جدول أو نموذج جدول بيانات ، مثل التركيبة السكانية. يمكن أن تتراوح الخصائص الديمغرافية من العمر والدخل والعرق إلى عمليات الشراء الأخيرة وتفضيلات تصفح الإنترنت.

تتيح تقنية نظم المعلومات الجغرافية (GIS) وضع كل هذه الأنواع المختلفة من المعلومات ، بغض النظر عن مصدرها أو تنسيقها الأصلي ، فوق بعضها البعض على خريطة واحدة. يستخدم نظام المعلومات الجغرافية الموقع كمتغير مؤشر رئيسي لربط هذه البيانات التي تبدو غير مرتبطة. وضع المعلومات في نظام المعلومات الجغرافية يسمى التقاط البيانات. يمكن ببساطة تحميل البيانات الموجودة في شكل رقمي ، مثل معظم الجداول والصور التي التقطتها الأقمار الصناعية ، في نظام المعلومات الجغرافية. ومع ذلك ، يجب أولاً مسح الخرائط ضوئياً أو تحويلها إلى تنسيق رقمي.

النوعان الرئيسيان لتنسيقات ملفات GIS هما النقطية والمتجه. التنسيقات النقطية هي شبكات من الخلايا أو وحدات البكسل. تنسيقات البيانات النقطية مفيدة لتخزين بيانات GIS التي تتنوع ، مثل الارتفاع أو صور القمر الصناعي . تنسيقات المتجهات هي مضلعات تستخدم النقاط (تسمى العقد) والخطوط. تعد تنسيقات المتجهات مفيدة لتخزين بيانات GIS بحدود ثابتة ، مثل المناطق التعليمية أو الشوارع.

العلاقات المكانية.

يمكن استخدام تقنية نظم المعلومات الجغرافية لعرض العلاقات المكانية والشبكات الخطية. قد تعرض العلاقات المكانية التضاريس ، مثل الحقول والجداول الزراعية. قد تعرض أيضاً أنماط استخدام الأراضي ، مثل مواقع الحدائق والمجمعات السكنية. غالباً ما يتم تمثيل الشبكات الخطية ، التي تسمى أحياناً الشبكات الهندسية ، بالطرق والأنهار وشبكات المرافق العامة في نظام المعلومات الجغرافية. قد يشير الخط الموجود على الخريطة إلى طريق أو طريق سريع. مع طبقات GIS، مع ذلك، أن الطريق قد يشير إلى الحدود من منطقة المدرسة ، حديقة عامة، أو غيرها من ديموغرافية المنطقة أو استخدام الأراضي. باستخدام التقاط البيانات المتنوعة ، يمكن تعيين الشبكة الخطية للنهر على نظام المعلومات الجغرافية للإشارة إلى تدفق تيار الروافد المختلفة. يجب أن تجعل نظم المعلومات الجغرافية المعلومات من جميع الخرائط والمصادر المختلفة محاذاة ، بحيث تتلاءم معاً على نفس المقياس . المقياس هو العلاقة بين المسافة على الخريطة والمسافة الفعلية على الأرض. في كثير من الأحيان ، يجب على GIS معالجة البيانات لأن الخرائط المختلفة لها توقعات مختلفة.

الإسقاط هو طريقة نقل المعلومات من سطح منحن الأرض لشقة قطعة من الورق أو شاشة الكمبيوتر. تنجز أنواع مختلفة من الإسقاطات هذه المهمة بطرق مختلفة ، ولكنها تؤدي جميعها إلى بعض التشويه . لنقل شكل منحني ثلاثي الأبعاد إلى سطح مستوٍ يتطلب حتماً تمديد بعض الأجزاء والضغط على أجزاء أخرى. يمكن لخريطة العالم أن تعرض إما الأحجام الصحيحة للبلدان أو أشكالها الصحيحة ، لكنها لا تستطيع أن تفعل الأمرين معاً. يأخذ GIS البيانات من الخرائط التي تم إنشاؤها باستخدام إسقاطات مختلفة ويجمعها بحيث يمكن عرض جميع المعلومات باستخدام إسقاط واحد مشترك.

خرائط نظم المعلومات الجغرافية.

بمجرد إدخال جميع البيانات المطلوبة في نظام GIS ، يمكن دمجها لإنتاج مجموعة متنوعة من الخرائط الفردية ، اعتماداً على طبقات البيانات المضمنة. يتضمن أحد الاستخدامات الأكثر شيوعاً لتقنية نظم المعلومات الجغرافية مقارنة السمات الطبيعية بالنشاط البشري.

على سبيل المثال ، يمكن لخرائط GIS عرض الميزات التي من صنع الإنسان بالقرب من ميزات طبيعية معينة ، مثل المنازل والشركات الموجودة في المناطق المعرضة للفيضانات. تتيح تقنية نظم المعلومات الجغرافية أيضاً للمستخدمين “الحفر بعمق” في منطقة معينة باستخدام العديد من أنواع المعلومات. يمكن لخرائط مدينة أو حي واحد أن تربط معلومات مثل متوسط ​​الدخل أو مبيعات الكتب أو أنماط التصويت. يمكن إضافة أو طرح أي طبقة بيانات GIS إلى نفس الخريطة. يمكن استخدام خرائط GIS لإظهار معلومات حول الأرقام والكثافة . على سبيل المثال ، يمكن لنظام المعلومات الجغرافية إظهار عدد الأطباء الموجودين في الحي مقارنةً بسكان المنطقة. باستخدام تقنية GIS ، يمكن للباحثين أيضاً النظر في التغيير بمرور الوقت. يمكنهم استخدام بيانات الأقمار الصناعية لدراسة موضوعات مثل تقدم وانحسار الغطاء الجليدي في المناطق القطبية ، وكيف تغيرت تلك التغطية عبر الزمن. قد تدرس مخفر الشرطة التغييرات في بيانات الجريمة للمساعدة في تحديد مكان تعيين الضباط. يتضمن أحد الاستخدامات المهمة لتقنية نظم المعلومات الجغرافية المستندة إلى الوقت إنشاء تصوير فاصل زمني يُظهر العمليات التي تحدث على مساحات كبيرة وفترات طويلة من الوقت. على سبيل المثال، أظهرت بيانات حركة السوائل في المحيط أو الهواء التيارات تساعد العلماء على فهم أفضل لكيفية الرطوبة و الطاقة الحرارية التحرك في جميع أنحاء العالم.

تسمح تقنية GIS أحياناً للمستخدمين بالوصول إلى مزيد من المعلومات حول مناطق محددة على الخريطة. يمكن لأي شخص أن يشير إلى نقطة على خريطة رقمية للعثور على معلومات أخرى مخزنة في GIS حول هذا الموقع. على سبيل المثال ، قد ينقر المستخدم على مدرسة لمعرفة عدد الطلاب المسجلين ، أو عدد الطلاب لكل معلم ، أو المرافق الرياضية الموجودة في المدرسة. غالباً ما تستخدم أنظمة GIS لإنتاج صور ثلاثية الأبعاد. هذا مفيد ، على سبيل المثال ، للجيولوجيين الذين يدرسون صدوع الزلازل . تجعل تقنية GIS تحديث الخرائط أسهل بكثير من تحديث الخرائط التي يتم إنشاؤها يدوياً. يمكن ببساطة إضافة البيانات المحدثة إلى برنامج GIS الحالي. يمكن بعد ذلك طباعة خريطة جديدة أو عرضها على الشاشة. يؤدي هذا إلى تخطي العملية التقليدية لرسم الخريطة ، والتي قد تستغرق وقتاً طويلاً ومكلفة .

أهم 5 فوائد لأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS).

١. يتيح لك نظام المعلومات الجغرافية لإدارة الأصول رؤية وفرز البنية التحتية والمرافق التي تقع تحت شوارع المدينة ، والأرصفة. لا تحتوي خريطة المرافق النموذجية التي تُظهر البنية التحتية للصرف الصحي والمياه والعواصف على الكثير من المعلومات الأساسية المعروضة بخلاف حجم الأنبوب ونوعه. تحتوي خرائط GIS على معلومات أكثر بكثير مرتبطة بهذه المرافق ، مثل عمر المواد وسجلات الصيانة السابقة. هذا يجعل من السهل تتبع وإدارة تلك البنية التحتية.

تساعدك إدارة الأصول أيضاً على تتبع التفاصيل الصغيرة بشكل ملموس ، مثل الموقع الدقيق وتكرار فواصل المياه الرئيسية ، مما يجعلها أداة قيمة في مساعدتك على تقييم نظامك العام.

٢. إدارة الطرود يكون لمسؤولي المدينة ومالكي الأراضي بشكل عام معرفة بمن يمتلك أي قطعة من الممتلكات ، ولكن في بعض الأحيان لا تكون الحدود الدقيقة محددة بشكل كافٍ أو محددة بوضوح ، لا سيما في المدن الصغيرة. يمكن لنظام المعلومات الجغرافية إنشاء خريطة طرد دقيقة جغرافياً باستخدام المستندات واللوحات القانونية لعرض الملكية بشكل صحيح.

٣. قرارات مستنيرة بشكل أفضل يتيح الوصول الأفضل إلى المعلومات اتخاذ قرارات أكثر استنارة. يمكن أن تساعد معرفة عمر أو نوع الأنبوب ، على سبيل المثال ، في تحديد الجدول الزمني ونطاق مشروع بديل محتمل ، لذلك يمكن إعطاء الأولوية لأجزاء من المدينة ذات الأنابيب القديمة.

٤. يسمح لك نظام المعلومات الجغرافية بالموقع المركزي بربط كمية غير محدودة تقريباً من البيانات بمدينتك – رسومات التسجيل ، وتوقفات الرصيف ، وربط زاوية القسم ، وسجلات الصيانة ، وما إلى ذلك. كل ذلك في مكان واحد ، وكلها مرتبطة بخريطة.

كنظام لإدارة المعلومات ، فإن GIS جيدة بشكل استثنائي في تتبع التغييرات في معلوماتك وتطبيقها في الوقت الفعلي على شاشات العرض الخاصة بك.

٥. عرض واضح لمعلومات الناس مخلوقات بصرية. تعد العروض البديهية والواضحة فعالة بشكل كبير في عمليات صنع القرار. يتيح لك نظام المعلومات الجغرافية (GIS) عرض جميع طبقات البيانات التي تحتاجها مرة واحدة ، بتنسيق نظيف.

عيوب تقنية نظم المعلومات الجغرافية.

يعد نظام المعلومات الجغرافية برنامجاً مكلفاً للغاية ، ويتطلب قدراً هائلاً من مدخلات التاريخ ليكون عملياً لبعض المهام ، ويجعله عرضة للخطأ ، ولديه فقد نسبي في الدقة وينتهك الخصوصية.

يجب العثور على إشارة نظام المعلومات الجغرافية في المناطق النائية ، حيث يتم الاعتماد عليها بشكل كبير ، ويزداد الخطأ الجغرافي مع وصولك إلى نطاق أوسع حيث تدور الأرض ، وهناك حاجة إلى التمويل لنظام المعلومات الجغرافية لأنه أكثر تكلفة ، وهناك حاجة يكون فقدان المعرفة بالجغرافيا.

تسبب طبقات نظم المعلومات الجغرافية بعض الأخطاء المكلفة عندما يقوم وكلاء الملكية بتفسير خريطة نظم المعلومات الجغرافية أو تصميم المهندس حول خطوط المرافق الخاصة بنظم المعلومات الجغرافية ، يعد توفر البيانات مشكلة رئيسية ، إذا لم تكن البيانات متاحة ، فإن نظام المعلومات الجغرافية يكون كذلك بدون فائدة .

مساوئ استخدام نظم المعلومات الجغرافية هي أن طبيعتها التقنية قد تصور النتائج على أنها أكثر موثوقية مما هي عليه في الواقع ويمكن إخفاء الأخطاء والافتراضات ، مما يؤدي إلى عدم التشكيك في النتائج.

هناك مسألة أخرى لتحليل النتائج من نظام المعلومات الجغرافية وهي أن النتائج ستكون دقيقة فقط مثل البيانات التي تأتي منها ، لذلك ، قد لا تكون البيانات قادرة على خدمة سياقات مختلفة ، خاصة إذا كانت البيانات غير قابلة للتطبيق. تقنية نظم المعلومات الجغرافية ليست مثل البرامج الأخرى ، فهي لا تأتي من الرفوف ، لذلك ، يجب تجميعها وتركيبها حسب تصميم المستخدم ، قد تكون هذه عملية طويلة ومعقدة ومكلفة ، لذلك ، يمكن أن تفشل بعض أنظمة GIS في التنفيذ حيث تم التعجيل بإنشائها أو التخطيط غير المناسب.

أنظمة GIS معقدة للغاية ، والتكنولوجيا الكامنة وراء تقنية GIS تتوسع بسرعة ، مما يتسبب في ارتفاع معدل التقادم لأنظمة GIS ، نظراً لأن GIS جديد نسبياً ، فإن دمج بيانات GIS مع الخرائط التقليدية أمر صعب.

من الصعب جداً جعل برامج GIS سريعة وسهلة الاستخدام ، وعادة ما تتطلب أنظمة GIS لغة أوامر معقدة ، وحقول البيانات وإمكانية الوصول إليها غير مفهومة تماماً ويمكن أن تصبح البيانات غير كاملة أو قديمة أو خاطئة ، مما يجعل نظم المعلومات الجغرافية مضللة.

المراجع:

Kyle Volk, “Top 5 Benefits of Geographic Information Systems (GIS)”، www.mooreengineeringinc.com

“GIS (geographic information system)”, www.nationalgeographic.org

HEBA SOFFAR, “GIS Data ( Geographic Information Systems ) uses , advantages and disadvantages”، www.online-sciences.com

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى