مبادئ علم نظم المعلومات الجغرافية GIS
مدخل شامل لفهم نظم المعلومات الجغرافية، ومكوناتها وبياناتها وطرق تمثيل المكان وتحليل الظواهر وإنتاج الخرائط والنماذج المكانية.
تقديم عام
يقدم كتاب «مبادئ علم نظم المعلومات الجغرافية» مدخلًا نظريًا باللغة العربية إلى هذا العلم، بما يناسب الطلبة في بداية المرحلة الجامعية، ويشرح المبادئ والمفاهيم الأساسية التي يقوم عليها نظام المعلومات الجغرافي.
تكتسب نظم المعلومات الجغرافية أهميتها من كونها تربط المعلومة بموقعها على سطح الأرض؛ فهي لا تكتفي بتخزين البيانات، بل تساعد على تنظيمها وتحليلها وتمثيلها واستخدامها في اتخاذ القرار والتخطيط وإدارة الموارد.
فهرس المقال
أولًا: ما نظم المعلومات الجغرافية؟
نظم المعلومات الجغرافية هي منظومة متكاملة من الأجهزة والبرمجيات والبيانات والمناهج والموارد البشرية، تتيح جمع المعلومات المرتبطة بالموقع الجغرافي وتخزينها وإدارتها وتحليلها وعرضها.
ويختلف GIS عن قاعدة البيانات العادية في قدرته على التعامل مع البعد المكاني، مثل تحديد موقع الطريق أو المدرسة أو المستشفى، وتحليل علاقته بالمسافة والاتجاه والجوار والحدود والتوزيع.
| الوظيفة | مضمونها | مثال |
|---|---|---|
| الإدخال | إدخال البيانات المكانية والوصفية. | رقمنة طريق أو تسجيل بيانات مدرسة. |
| التخزين | حفظ البيانات وتنظيمها في قواعد مناسبة. | قاعدة بيانات للطرق والأحياء. |
| الإدارة | تحديث البيانات ومراجعتها وربطها. | تعديل حدود منطقة أو إضافة منشأة. |
| التحليل | استخراج العلاقات والأنماط والنتائج. | اختيار أفضل موقع لمرفق. |
| الإخراج | عرض النتائج في خرائط وتقارير ورسوم. | خريطة مخاطر أو خريطة خدمات. |
ثانيًا: مكونات نظم المعلومات الجغرافية
لا يعمل أي مكون بصورة منفردة؛ فنجاح النظام يتوقف على انسجام الأجهزة والبرمجيات والبيانات والمناهج والمهارات البشرية.
ثالثًا: تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية
دخلت نظم المعلومات الجغرافية مختلف المجالات التي تحتاج إلى معرفة موقع الظواهر وتحليل توزيعها وعلاقاتها المكانية.
| المجال | أمثلة على الاستخدام |
|---|---|
| الخدمات الحكومية | التخطيط العمراني، إدارة الأراضي، توزيع المرافق وتتبع المشاريع. |
| الصحة | اختيار مواقع المستشفيات والمراكز الصحية وتحليل انتشار الأمراض. |
| النقل والمواصلات | تصميم الطرق وتحليل الشبكات واختيار المسارات ومتابعة الحركة. |
| البيئة | رصد التلوث والموارد الطبيعية والمناطق الحساسة والمخاطر. |
| الزراعة | اختيار مواقع الغرس والري والتسميد وتحليل التربة والإنتاج. |
| الحماية المدنية | تحديد مناطق الخطر ووضع خطط الاستجابة للسيول والانهيارات. |
| السياحة | تحديد المواقع السياحية وتخطيط المسارات والخدمات الفندقية. |
رابعًا: تمثيل المكان
يقوم GIS على تمثيل المكان رقميًا، أي تحويل الظواهر الموجودة على سطح الأرض إلى بيانات يمكن للحاسوب تخزينها ومعالجتها.
يرتبط اختيار شكل التمثيل بمقياس الدراسة وطبيعة الظاهرة ودقة البيانات والغرض من التحليل.
خامسًا: طبيعة البيانات الجغرافية
تتكون البيانات الجغرافية من بيانات مكانية تحدد الموقع والشكل، وبيانات وصفية تشرح خصائص العنصر. ويجب ربط النوعين بواسطة معرف مشترك داخل قاعدة البيانات.
| نوع البيانات | ما تمثله | أمثلة |
|---|---|---|
| بيانات مكانية | الموقع والشكل والامتداد والعلاقات المكانية. | إحداثيات نقطة أو حدود مضلع. |
| بيانات وصفية | خصائص العنصر ومعلوماته غير المكانية. | اسم المدرسة وعدد التلاميذ. |
| بيانات كمية | قيم قابلة للقياس والمقارنة. | المسافة والسكان والارتفاع. |
| بيانات نوعية | أصناف وخصائص وفئات. | نوع التربة أو استعمال الأرض. |
| بيانات زمنية | التغير الذي يطرأ على الظاهرة عبر الزمن. | توسع المدينة أو تغير الغطاء النباتي. |
سادسًا: النماذج البيانية للبيانات الجغرافية
| النموذج | خصائصه | الاستخدامات |
|---|---|---|
| النموذج الشبكي Raster | يمثل المجال في شكل خلايا أو بكسلات، تحمل كل خلية قيمة. | الارتفاعات والمناخ وصور الأقمار الصناعية والغطاء الأرضي. |
| النموذج الخطي/المتجهي Vector | يمثل الظواهر في شكل نقط وخطوط ومضلعات. | الطرق والأنهار والحدود والمباني والمرافق. |
| البيانات النقطية | مواقع منفردة ذات إحداثيات. | الآبار ومواقع الخدمات ونقاط القياس. |
| البيانات الخطية | عناصر ممتدة ذات طول واتجاه. | شبكات النقل والمجاري والحدود. |
| البيانات المساحية | عناصر مغلقة ذات مساحة وحدود. | الأقاليم والأحياء واستعمالات الأرض. |
يتحدد اختيار النموذج حسب طبيعة الظاهرة وهدف الدراسة، وقد يستعمل الباحث النموذجين معًا داخل المشروع نفسه.
سابعًا: جمع البيانات الجغرافية
تعتمد جودة التحليل على جودة البيانات ومصدرها وحداثتها ودقتها. وتتنوع طرق جمع البيانات بين مصادر أولية يتم الحصول عليها مباشرة، ومصادر ثانوية جاهزة أو منشورة.
ثامنًا: قواعد البيانات الجغرافية
تستخدم قواعد البيانات الجغرافية لتخزين البيانات المكانية والوصفية وإدارتها وربطها والاستعلام عنها. وتساعد على تجنب التكرار وتسهيل التحديث والبحث والتحليل.
| المفهوم | وظيفته |
|---|---|
| الجدول | تنظيم البيانات في حقول وسجلات. |
| الحقل | نوع محدد من المعلومات، مثل الاسم أو المساحة أو العدد. |
| السجل | مجموعة القيم الخاصة بعنصر جغرافي واحد. |
| المعرف | رمز يربط الشكل المكاني بسجله الوصفي. |
| SQL | لغة للاستعلام عن البيانات وإدارتها واستخراج السجلات المطلوبة. |
تاسعًا: الاستعلام والقياس والتحليل المكاني
يتجاوز GIS عرض الخريطة إلى تحليل العلاقات المكانية، وذلك عبر طرح أسئلة حول الموقع والمسافة والتداخل والجوار والاتصال والتوزيع.
عاشرًا: الكارتوغرافيا وإنتاج الخرائط
تعد الخريطة وسيلة أساسية لإخراج نتائج نظم المعلومات الجغرافية. ويحتاج تصميمها إلى اختيار رموز وألوان ومقياس واتجاه وعنوان ومرجع يساعد القارئ على فهمها.
| عنصر الخريطة | وظيفته |
|---|---|
| العنوان | تحديد موضوع الخريطة ومجالها. |
| المفتاح | شرح الرموز والألوان والدرجات المستعملة. |
| المقياس | بيان العلاقة بين المسافة على الخريطة والمسافة الحقيقية. |
| الاتجاه | تحديد الشمال والجهات الأصلية. |
| الإطار والمصدر | تنظيم الخريطة والإشارة إلى مصدر البيانات وتاريخها. |
يمكن إنتاج خرائط موضوعاتية وخرائط تركيبية وتفصيلية، كما يمكن استعمال الرسوم البيانية والأهرام السكانية والرموز والخطوط الانسيابية لتوضيح المعطيات.
تحميل كتاب مبادئ علم نظم المعلومات الجغرافية
حمّل الكتاب الكامل للاستفادة من المفاهيم والتطبيقات والبيانات والنماذج والتحليل والخرائط وقواعد البيانات الجغرافية.
⇩ اضغط هنا لتحميل الملف
تعليقات
إرسال تعليق