1. الخرائط الغرضية (الموضوعية) و تصنيفها
لم ينتشر استخدام الخرائط الغرضية إلا في بدايات القرن التاسع عشر ، لكنها أخذت تلعب دوراً هاماً منذ بداية القرن العشرين ، و ذلك في مختلف الميادين الاجتماعية و الاقتصادية و التجارية ، و ازدادت أهميتها ازدياداً كبيراً بعد انتشار أنظمة المعلومات الجغرافية و هي الأنظمة التي تعتبر وسيلة فعالة لبيان نتائج التحليل الجغرافي و تسهيل عملية نشر هذه النتائج بشكل تخطيطي على خريطة غرضية ، فيتمكن من تداولها و استغلالها عدد كبير من أصحاب القرار و الفنيين من غير المختصين بعلم الكارتوغرافيا .
و رغم أن معظم أنظمة المعلومات الجغرافية تتضمن وسائل و أدوات من شأنها أتمتة إصدار الخرائط الغرضية ، إلا أن استخدام هذه الخرائط لإظهار المعلومات و تبادلها يتطلب من مستخدميها معرفة بعض المبادئ الأساسية في علم الكارتوغرافيا التي شُرحت في الفقرات السابقة ، كما أن نشر و إصدار معلومات على شكل خرائط غرضية يتطلب معرفة بعض المفاهيم و القواعد الخاصة بهذا النوع من الخرائط ، بغية تحقيق الهدف منها ، و هذا ما سنتعرض له في الفقرات التالية .
تدعى الخرائط الغرضية في عدد من الأحيان بالخرائط ذات الهدف الخاص ( special – purpose ) أو أيضاً الخرائط أحادية الموضوع ( Single Topic ) أو أيضاً الخرائط الإحصائية .
تقسم الخرائط الغرضية إلى نوعين رئيسيين :
1 – الخرائط النوعية ( qualitative ) : و هي التي توضح التوزع المكاني النوعي للمعطيات دون أن تعطي قارئ الخريطة إمكانية الحصول على معلومات كمية لظاهرة معينة ، و كمثال على هذا النوع من الخرائط خريطة لسورية توضح توزع الثروات المعدنية في مختلف مناطق القطر باستخدام الألوان مثلاً ، دون الإشارة إلى كميات هذه الثروات .
2 – الخرائط الكمية ( quantitative ) : و هي التي توضّح التوزع المكاني لمعطيات رقمية ، و غالباً ما تختص كل خريطة غرضية من هذا النوع بمتحول واحد كعدد السكان أو الدخل أو درجة الحرارة الخ…،
حيث تستخدم الرموز و المصطلحات الكارتوغرافية أو الألوان للتمييز الكمي لقيم المتحول الممثل في مختلف المواقع ، و كمثال على هذا النوع من الخرائط خريطة لسورية تظهر كثافة السكان في المحافظات باستخدام الألوان مثلاً أو اصطلاحات أخرى .
تتألف الخريطة الغرضية من عنصرين رئيسيين : خريطة أساس جغرافي ( geographic base map ) و طبقة غرضية ( thematic layer ) .
تؤمن خريطة الأساس الجغرافي المعلومات عن المواقع التي سترتبط بها الطبقة الغرضية ، و نفترض في هذه الخريطة أن تحتوي فقط على المعلومات المكانية اللازمة و الضرورية ، إذ أن المعلومات الفائضة تسبب تشويشاً دون أن تخدم الغرض من الخريطة ، فخريطة غايتها بيان أنواع التربة في منطقة يجب ألا تحوي الأبنية السكنية . و كل ما تمّ شرحه بشأن التعميم الكارتوغرافي و عملية المبالغة و الترميز يجب تطبيقه على خريطة الأساس لخدمة الطبقة الغرضية و توضيحها .
1.1. التجريد الكارتوغرافي في الخرائط الغرضية
و هي العملية التي سيتم بموجبها اختيار و تصنيف و ترتيب المعلومات اللازمة ليتمكن مستخدم الخريطة من فهم ظاهرة ما . و يجب أن تمُثل المعلومات على الخريطة بشكل تخطيطي يسهل استيعاب و بقاء هذا التمثيل في ذاكرة قارئ الخريطة .
تعتبر عملية التجريد هامة في إنتاج الخرائط الغرضية و تشمل :
1 – عملية الاختيار ( selection ) : و فيها يتم تحديد محتوى الفضاء الجغرافي الواجب تمثيله على الخريطة اعتماداً على هدف الخريطة و مقياسها . يحدد بهذه العملية الاتجاه العام للخريطة و البيانات الواجب رصدها و طرق تجميعها لتمثيلها على الخريطة .
2 – عملية التصنيف ( classification ) : و فيها يتم ترتيب العناصر المراد تمثيلها ضمن مجموعات حيث تمُثل كل مجموعة صفة مشتركة ، بينما تهُمل خصوصية تفاصيل العناصر الفردية ضمنها ، و يتم التركيز على إظهار الحدود بين المجموعات .تقلل عملية التصنيف من تعقيد الخريطة ، و بها يسهل التواصل المعلوماتي .
3 – التبسيط simplification ) ( : و هو الاستغناء عن تفاصيل فائضة لا تخدم غرض الخريطة ، و يعتبر البعض أن عملية الاختيار و التصنيف هي نوع من أنواع التبسيط .
و لعل أهم شكل من أشكال التبسيط ما يسمى بالتنعيم ( smoothing ) ، و يمكننا توضيح هذا المفهوم من خلال المثال التالي : لنفرض أن الغرض من إظهار الطرق على خريطة هو التعبير فقط عن الاتصال المتواجد بين مختلف المواقع ، فيمكن و الحالة هذه الاستغناء عن تمثيل الطرق بتوَضّع مكاني صحيح و دقيق ، و اللجوء إلى عملية التنعيم التي هي تبسيط يُراد منه تمثيل تقريبي بشكل لا يتعارض مع أطراف الخريطة.
4 – الترميز ( symbolization ) : و يستخدم للتمييز النوعي بين العناصر الممثلة على غالباً ما تستخدم الألوان في عملية الترميز في الخرائط الغرضية لتوضيح مدى توزع ظاهر أو شدتها . هذا و يمكن بسهولة استخدام الترميز بالألوان في أنظمة المعلومات الجغرافية لإصدار الخرائط الغرضية.
1.2. الخرائط الغرضية التي تستخدم تدرج الألوان
يسمى هذا النوع من الخرائط بخرائط تدرج الألوان ( Choropleth Maps ) ، و قد اشتهر اسم Choropleth من الكلمتين Choros و تعني المكان و Pleth و تعني القيمة ، و تدعى هذه الخرائط أيضاً بالخرائط المظللة ( shaded maps ). تستخدم هذه الخرائط الألوان لترميز ظاهرة أو موضوع ( Theme ) . فبعد توقيع الظاهرة على خريطة أساس من الناحية المستوية ، تُمثل قيم الظاهرة أو شدتها بالألوان ،كبعد ثالث ، و غالباً ما يستخدم لون واحد و يعطى قتامة تزداد مع ازدياد قيمة الظاهرة أي شدتها.
1.3. تصنيف البيانات
يقصد بتصنيف البيانات تجميعها ضمن صفوف ( classes ) أو مجموعات ، و إعطاء رمز أو لون مميز لكل صف أو مجموعة حين تمثيلها ، إن طبيعة الظاهرة و توزعها تحدّد عادة عدد الصفوف . كما يمكن اعتماد سهولة التمييز بين الصفوف ، كمعيار لتحديد عدد الصفوف ، إذ سيعطى لكل صف حين تمثيل الظاهرة على خريطة لوناً أو رمزاً مغايراً للّون أو الرمز المسند لصف آخر ، و قد دلت التجربة حين استخدام الألوان للتمييز بين الصفوف أن قارئ الخريطة لا يستطيع التمييز بسهولة بين أكثر من أحد عشر تدريجاً لونياً عليها، و عملياً لا ينصح باستخدام أكثر من ست صفوف لتوزيع الظاهرة عليها .
إن تصنيف ظاهرة ضمن صفوف أو مجموعات هو نوع من أنواع التبسيط و التعميم ، و هو يؤدي دوماً إلى ضياع التفاصيل لصالح تسهيل استقراء المعلومات من الخريطة ، و نقول في هذه الحالة أننا نقوم بعملية تنعيم ( smoothing) لنموذج الظاهرة و الإقلال من عدم تجانسها .
إن مجالات الصفوف التي ستوزع ضمنها الظاهرة يمكن أن تكون متساوية أو غير متساوية ، و هنالك عدة طرق لتحديد حدود هذه المجالات و سنستعرض أهمها :
1 – التصنيف العادي أو الكيفي : حيث تستخدم كحدود للمجموعات أو الصفوف أعداد مدورة مثل . . . 50 , 20 , 10 ، دون أن تكون للحدود الفاصلة بين الصفوف أهمية خاصة أو معنى بالنسبة للظاهرة .
2 – التصنيف حسب الحدود الحرجة : حيث تعتمد حدود المجالات قيماً لا علاقة لها بتوزع الظاهرة إحصائياً ، و ذلك نظراً لأهمية هذه القيم بالنسبة لمستخدم الخريطة الغرضية ، ففي خريطة غرضية يبيّن عليها متوسط دخل الفرد في مختلف المناطق الجغرافية لقطر مثلاً يعتمد حد الفقر كحد لأحد المجالات باعتباره قيمة بالغة الأهمية .
3 – التصنيف وفق حدود الإنكسارات الطبيعية ( natural break ) :
و يستخدم هذا النوع من التصنيف عندما يتميز توزع البيانات بتغيرات شديدة أو إنكسارات ( أو حتى انقطاعات ) ، و ذلك عند قيم محددة ، فتعتبر هذه القيم حدوداً لمجالات توزع الظاهرة المعطاة بالبيانات
( شكل 9 . 12 . 2 ) . و تكون مجالات الصفوف غير متساوية بشكل عام .
4 – التصنيف وفق التوزيع الإحصائي :
حيث تتعلق حدود المجالات بتوزع الظاهرة إحصائياً . إن لهذا التصنيف أهمية خاصة في الخرائط الغرضية ويمكن أن يتم بعدة طرق نستعرض أهمها :
أ – طريقة التصنيف وفق مجالات متساوية :
يتم في هذه الطريقة توزع الظاهرة وفق مخطط تكراري ( Histogram ) بمجالات متساوية للصفوف ، حيث يبيّن في كل صف القيمة العددية للظاهرة ،
ب – طريقة التصنيف باعتماد الانحراف المعياري : يمكن استخدام الانحراف المعياري و مضاعفاته لتوزع ظاهرة لحساب حدود المجالات ، و ذلك لإعطاء مؤشرات عن احتمال الوقوع ضمن مجال معين .
يستخدم هذا النوع من التصنيف بشكل عام عندما يكون توزع الظاهرة قريباً من التوزيع الطبيعي [ 47 ] ( Normal distribution ) ، و لا يستخدم هذا التصنيف إلا في الخرائط الغرضية الموجهة لقارئ متمرس ملم بمبادئ الإحصاء و الاحتمالات قادر على فهم هذا النوع من التوزيع
جـ التصنيف الأوسطي ( Quantiles )
نبتدئ في هذا النوع من التصنيف بترتيب القيم الموجودة في البيانات التي يراد تمثيلها جغرافياً ترتيباً تصاعدياً.
نطلق في علم الإحصاء اسم الوسيط ( median ) على القيمة Q التي تقسم هذه المجموعة المرتبة إلى مجموعتين جزئيتين متساويتين في عدد القيم لكل منهما ، و ذلك إذا كان عدد القيم في المجموعة فردياً . أما إذا كان هذا العدد زوجياً فيعتبر الوسيط المتوسطة الحسابية للقيمتين المتتاليتين الموجودتين في وسط هذه المجموعة . نحدّد بذلك في هذه المجموعة المرتبة مجالين يحويان نفس عدد القيم . إن حديّ المجال الأول هما القيمة الأولى في المجموعة و قيمة الوسيط و حديّ المجال الثاني هما الوسيط و القيمة الأخيرة في المجموعة
1.4. تصميم الدليل ( النهيج )
يجب أن تحوي الخريطة الغرضية دليلاً يوضح المجموعات و حدودها و ترميزها ( الألوان مثلاً ) ، و يمكن إضافة لهذا الدليل نسب المساحات الواقعة ضمن كل مجموعة كمعلومة إضافية .و يسمى الدليل بالنهيج .
و من الشائع استخدام أنواع التهشير المختلفة بدلاً من الألوان عند إصدار الخرائط باللون الأبيض و الأسود، فتستخدم خطوط تهشير بكثافات و اتجاهات متنوعة للتمييز بين المجموعات .
و في حال استخدام التصنيف حسب التوزيع الإحصائي و الذي بموجبه يتم تحديد المجالات و حدودها ، فمن المفضل أن يوضع في الدليل مخطط تكراري مع حدود المجموعات .
1.5. خرائط توزع النقاط ( Dot distribution maps )
لنفرض كمثال أننا نريد إصدار خريطة غرضية لتمثيل توزع الكثافة السكانية في قطر ما ، فهنا يمكن أن نلجأ إلى نوع من الخرائط التي تُعرف بخرائط توزع النقاط ، حيث يتم أولاً اختيار قيمة معينة من البيانات لهذه الظاهرة و نسميها بقيمة النقطة ( dot value ) ، ففي مثالنا عن ظاهرة كثافة السكان يمكن أن نعتمد تمثيل كل 1000 نسمة مثلاً بنقطة ، إن النقطة ستستخدم كرمز و سوف لا يتغير هذا الرمز ، إنما سيتغير عدد النقاط من موقع إلى آخر على خريطة أساس ، و ذلك تبعاً للمعلومات الواردة في البيانات المتعلقة بهذه الظاهرة ، فإذا كانت خريطة الأساس تحوي حدود المحافظات ، فإن عدد النقاط الممثلة على هذه الخريطة و ضمن محافظة ما سيكون مغايراً ، بشكل عام ، لعدد النقاط في محافظة أخرى ، الأمر الذي يسمح بمقارنة الكثافات السكانية في مختلف المحافظات ( أو المدن أو المواقع) , إن أغلب أنظمة المعلومات الجغرافية تعتمد على توزيع النقاط بشكل عشوائي في المنطقة أو قرب مركز ثقلها و لتسهيل استخدام هذه الطريقة في التمثيل ، يجب اختيار قيمة مناسبة لعدد البيانات التي تمثلها النقطة ، إنما يؤخذ على هذا النوع من الخرائط الغرضية الصعوبة في تحديد النسب بين كثافات النقاط للحصول على القيم العددية .
إن أهم مزايا خرائط توزع النقاط هي :
1 – سهولة قراءة و فهم الخريطة .
2 – كونها طريقة مناسبة لبيان توزع الظواهر غير المستمرة ، بينما العديد من الخرائط الغرضية المعدّة بالطرق الأخرى لا يصلح لإظهار الظواهر المستمرة .
3 – في حال تمثيل كل عنصر بنقطة يمكن استعادة البيانات من الخريطة .
4 – يمكن إظهار أكثر من ظاهرة على خريطة ، و ذلك باستخدام أكثر من رمز للنقاط لكل ظاهرة . و لكن لا ينصح بذلك ما لم يكن الهدف من الخريطة الغرضية بيان ارتباط معيّن ما بين ظاهرتين أو أكثر.
هذا و على مصمم هذا النوع من الخرائط اعتماد القيمة المناسبة للنقطة ( dot value ) و حجم النقطة و تصميم دليل مناسب يسهل معه فهم الخريطة .
1.6. خرائط الخطوط الايزومترية ( Isometric maps )
تُمثل الظاهرة في هذا النوع من الخرائط بشكل مستمر و ذلك بمنحنيات تسمى خطوطاً ايزومترية حيث يمثل كل خط قيمة محددة للظاهرة . إن الشرط الواجب تحققه لكي يصبح هذا النوع من التمثيل ممكناً هو أن يكون لكل موقع مكاني قيمة وحيدة من قيم الظاهرة .
و تكون البيانات المتوفرة لهذه الظاهرة في مختلف المواقع قيماً غير مستمرة ( متقطعة ) ، أو قد يتم قياس قيم الظاهرة في مختلف المواقع ، بحيث تشكل مع مجموعة المواقع عيّنة يُستند إليها لتحديد الخطوط الايزومترية للظاهرة ، و ذلك بعملية توسط داخلي بين مختلف المواقع المحدد قيم الظاهرة فيها ، و نتيجة ذلك نحصل على تمثيل مستمر للظاهرة . يشبه هذا النوع من التمثيل تمثيل الارتفاعات في منطقة بواسطة منحنيات التسوية .
يستخدم هذا النوع من الخرائط بكثرة في أنظمة المعلومات الجغرافية ، إذ يمكن إصدارها بسهولة بواسطة هذه الأنظمة .
لهذا النوع من الخرائط العديد من التطبيقات نذكر أهمها :
1 – خرائط ارتفاعات سطح الأرض .
2 – خرائط الأحوال الجوية المناخية ( الضغط ، الحرارة ، الرطوبة . . . الخ ) .
3 – خرائط بيئية ( نسبة التلوث ، أو سواها من الخصائص البيئية )
4 – خرائط التربة ( توزع المواد الكيميائية في التربة ) .
5 – خرائط جيولوجية .
6 – خرائط هيدرولوجية .
