علاقة نظم المعلومات الجغرافية بالاستشعار عن بعد

[amr mohammed]

علاقة الاستشعار عن بعد

ونظم المعلومات الجغرافية

مقدمه

ان المشكلات توجه الدول لابد لها من معلومات لفهم طبيعتها واسبابها من اجل حلها لذلك سعت الدول الى الحصول على المعلومات لتنظيمها و تخزينها وعرضها وذلك بهدف وضع نماذج مستقبلية وخطط وبرامج لعملية التنمية ومن احدث هذه الطرق التى تسع لتحقيق هذا الهدف هى نظم المعلومات الجغرافية التى تعتمد على معلومات الاستشعار عن بعد والتى تختص بالظاهرات الثايتة والمتغيرة وقصية العمر وسريعة الحركة لسطح الارض ولا يستخدم الاستشعار التصوير بالطيف المرئى فقط بل يستخدم طرق اخرى مثل الرادار و الاشعة تحت الحمراء والليزر ومن هنا ظهرت اهمية الاستشعار فى تقديم معلومات وفيرة عن الارض .
امتلاك المعلومات امر ضرورى لمتخذى القرار وهذه المعلومات تكون على عدة اشكال مثل جداول احصائية و خرائط ويتطابق مفهوم نظم المعلومات الجغرافية مع نظم المعلومات الارضية وهو يربط البيانات المكانية بالبيانات الوصفية ويستخدم كل ذلك لانشاء قاعدة بيانات [Geo-Data-Base] .

نشأة ,أغراض نظم المعلومات الجغرافية

ظهرت نظم المعلمومات الجغرافية كأسلوب حديث للبحث العلمى نتيجة أربعة عوامل هى :
أولاً: تكدس البيانات فى شكل غير منسق ادى الى التفكير فى طريقة مناسبة لتنظيم وترتيب البيانات حتى يمكن الاستفادة منها .
ثانياً: ادت التطورات الحديثة فى العلوم المختلفة الى الاعتماد على الحاسب الالى مما ادى الى زيادة الطلب على هذه الانظمة .
ثالثاً : البيانات الجغرافية متعددة الابعاد مما ادى الى تعديل الانظمة المخصصة لمعالجة البيانات الاحادية والتى لا تتوافق مع البيانات الثنائية والثلاثية الابعاد .
رابعاً : طبيعة نظم المعلومات الجغرافية نفسها حيث اكتشفت الهيئات مدى القيمة النفعية من هذه النظم الامر الذى ادى الى تطورها .
واذا تتبعا نظم المعلومات الجغرافية فنجد ان اسهاماتها قد بدات فى العقد السادس من القرن العشرين اذا قد ظهر أول نظام معلومات جغرافى كندى عام 1964 م ثم تبعه نظام نيويورك للمعلومات لاستخدام الرض والموارد الطبيعية عام 1967 م ونظام معلومات مينيسوتا لادارة الارض عام 1969 م بالرغم من ان التطور الذى حدث فى نظم المعلومات الجغرافية إلا انه لم يزداد انتشارها سوى فىى الثمانينات بعد التطور فى اجهزة الحاسب الالى مما ادى الى سهولة استخدام نظم المعلومات الجغرافية .
فقد بدات الهيئات والحكومات تهتم بنظم المعلومات الجغرافية مثل الحكومة البريطانية عام 1985 م بتكوين لجنة لتقدير اهمية نظم المعلومات الجغرافية .
- حيث تهدف نظم المعلومات الجغرافيا الى :
>خلق انماط متعددة من البيانات المخرجة فى شكل خرائط ورسوم بيانية .
>تنقلنا من التفكير التقليدى فى البحث والتحليل الى نوع جديد من التفكير مما ادى الى توفير ما يعينهم على الوصف والتنبؤ والتفسير بالنماط المكانية للظاهرة .

مكونات وخصائص نظم المعلومات الجغرافية

حيث تنقسم نظم المعلومات الجغرافية الى :
1- مجموعة النظم المبينة على شكل واحدات مساحية أو خلايا [Raster] وهو عبارة عن سبكة من الخلايا ويعتمد على البيانات التى تجمع بو اسطة وسائل الاستشعار عن بعد .
2- مجموعة النظم المبينة على صورة متجهات أو احداثيات [Vector] حيث يستخدم الاحداثيلت الكارتزية ومن اهم بياناتها التى تستمدها من الخرائط الطبوغرافية والموضوعية .
المكون الاساسى فى نظم المعلومات الجغرافية هو ربط البيانات المكانية بالبيانات الوصفية ومن ابسط الامثلة على ذلك هى الخريطة الطبوغرافية بما فيها من بيانات مكانية مثل الحدود و المواقع النقطية للاماكن وبيانات وصفية مثل احصاءات التعدادات وكذلك من الامثلة الصور الجوية والرادار و مرئيات الاقمار الاصطناعية .
ومن اهم خصائص نظم المعلومات هى:
> القدرة على التحليل المكانى و انشاء النماذج هى ما يميزه عن غيره من الانظمة .
> أداة لاختزال كثير من الانماط الخرائطية ومجموعة البيانات المكانية الى كلمات وارقام .
يجب تاكيد قوى التفاعل بين البيانات و النظريات حيث النظرية هى بيانات فى تعديل مستمر اما البيانات فصعب البحصول عليها وهناك تكمن المشكلة ومعظم البيانات يمكن الحصول عليها عن طريق الاستشعار عن بعد.
وهى تأتى على شكل رقمى بالتالى يكمن معالجتها اليا بسهولة ويجب عمل تقويم ملائم للبيانات فى نظم المعلومات الجغرافية وذلك على أ{بعة معايير اساسية :
1-معيار عدم الجمود :
يقصد بها تحديثها و تطويرها من آن لاخر ومناسبتها مع توقيت استخدامها وعدم التباطؤ بين انتاج الصور الجوية و المرئيات الفضائية و بين تفسيرها لانتاج بيانات ويمكن من خلاها المقارنة بين الظاهرات وبين مرئيتين فضائيتيت فى فتراتين زمنيتين مختلفتين .
2- معيار المرونة :
هى قابلية الصور والمرئيات على التكيف مع النظام وهذا ما يميز بيانات الاستشعارعن غيرها حيث تمثل سجل مكانى لما هو موجود على سطح الارض.
3- معيار الاتساق :
اى توافق البيانات مع النظام حيث يمكن تقويم الاستشعار عن بعد لمختلف المناطق وفى مختلف الاوقات .
4- معيار الاعتمادية :
دقة تسجيل خصائص الظاهرة الجغرافية .

مهام وامكانات نظم المعلومات الجغرافية

المعلومات الجغرافية الصغيرة يتكون من خريطة واحدة و هناك نظم المعلومات الجغرافية الكبيرة تتكون من مجموعة من الخرائط بغض النظر عن النوع و الحجم فإن جميع النظم لابد ان تؤدى مهام رئيسية مثل قبول وتحديث وتخزين ومعالجة و عرض البيانات فى اشكال مختلفة وحتى يؤدى النظام مهمته المطلوب لابد ان يتالف من اربعة نظم فرعية :
-النظام الفرعى لمعالجة البيانات . -النظام الفرعى لتحليل البيانات .
-النظام الفرعى لادارة البيانات -النظام الفرعى للاستفادة من والتحكم فى النظام . المعلومات .
وتتضمن النظمة الفرعية الثلاثة الاولى أربعة وظائف اشاشية يتصف بها نظام المعلومات :
1- المدخلات . 2- التخزين . 3- المعالجة . 4-المخرجات .
ويتوقف انجاز هذه المهام على كفاءة الحاسبات الالية و البرامج المستخدمة -هى تشمل البيانات الطبيعية و الاقتصادية و الاجتماعية بمقاييس مختلفة واهم هذه البيانات : المسح الميدانى و الكتب و التقارير الاحصائية و الخرائط ووسائل الاستشعار عن بعد بنوعيها الجوى و الفضائى وتتطلب هذه العملية يتم فيه التدقيق على البيانات ومراجعة اخطائها وتصحيحها وكذلك ترميز البيانات حتى يسهل معالجتها .
- هى مجموعة من العمليات تجرى على البيانات لتغيير من طبيعتها ومن هذه العمليات [عملية المعالجة الكارتوجافية] وهى تتضمن استعدال الخريطة وكذ لك شف الخريطة وعمل مفتاح لها وتغييرها من مسح متجهات الى مسح خلايا كما تشمل المعالجة تكامل البيانات وهى جمع البيانات التفرقة و التى تتجمع على اسس مكانية حيث يحتاج الى مقدار هائل من العمليات الحسابية حيث يتم تركيب مجموعة من البيانات فوق بعضها على شكل طبقات حيث يتم من بعد ذلكالاجابة على جميع الاسئلة المتاحة ومعرفة مناطق الحرم من خلال عملية [ Buffering] .
وتشمل المعالجة على عمليتين اخرتين هما :
>قياس الظاهرات وهى مجموعة من العمليات الحسابية التى تستخدمفى الاجابة على بعض الاسئلة مثل تكرار ظاهرة فى مكان مثل المستشفيات وقياس المسافة بين الظاهرات و المساحات التى تشغلها الظاهرات و احجام الظاهرات .
> عملية التقصى المكانى وتشمل تحديد مواقع فى قاعدة البيانات المكانية وقد تكون هذه البيانات نقطية مثل المد أو خطية مثل الانهار أو مساحية مثل المستجمعات وهى تقوم على أربعة معايير هى :
-قياس المسافة بين الظاهرات. -تحديد اتجاه الظاهرات أو قياس الزوايا بينها .
-تحديد التطابق بين الظاهرات . –تحديد التداخل بين الظاهرات .
وفى الاخر تتضمن المعالجة اختزال البيانات فى صورة جداول واستخدام الوصف الاحصائى مثل مقاييس النزعة المركزية و التشتت .

- فى الانظمة المتقدمة يمكن استخدام النظام فى التحليل البيانات من اهم الطرق التى تساعد على ذلك هى النماذج الكارتوجرافية و هى تهتم بتحليل العلاقات المتبادلة بين البيانات المكانية ومن امثلة الاسئلة التى يمكن معالجتها بهذه النماذج هى :
أ- ما مساحة المناطق التى تتعرض للتعرية وتحتاج الى زراعة اشجار ؟
ب- ما الانماط استخدام الارضى , ومن يملك هذه الارضى ,وما مساحات كل نمط فيها ؟
ج- اين تقع الارضى فى حدود دائرة نصف قطرها 20كم فى مركز المدينة ؟
د- ما أفضل طريقة لمد خطوط شبكة مياه أو كهرباء داخل المدينة ؟
ومن المستحيل ان نحصل على معلومات مسبقة للاجابة على هذه الاسئلة ومن هنا تظهر أهمية وجود المعلومات المسبقة فى نظام المعلومات الجغرافية مما يساعد على اجابة هذه الاسئلة .
-المخرجات وهى تمثل عملية المعالجة التى جرت على المدخلات وتظهر فى اشكال مختلفة مثل فى شكل خرائط ورسوم بيانية وفى شكل جداول احصائية وعرض نصى فى شكل تقارير مكتوبة وتتوقف دقة المخرجات على امكانية الحاسب الالى .




طريقة انشاء نظم معلومات جغرافية

يتطلب بناء نظم معلومات جغرافية الى وجود قاعدة بيانات تقبل التحليل للبيانات الموضوعة بها وقد ساعد تطور الاستشعار عن بعد فى الحصول على بيانات رقمية يمكن معالجتها اليا حيث يبدأ نظام المعلومات الجغرافية بتخزين الأقسام الفرعية الصغيرة للمنطقة حيث تخزن على شكل وحدا مساحية شبكية ونقوم برسمها على طبقات فى شكل نقطة أو خط أو مساحة .
وتتم عملية المعالجة بناء على معادلات رياضية و مصفوفات جبرية ادت الى ظهور النماذج الكارتوجرافية .

مثال توضيحى

إنساء نظام معلومات جغرافية فى مجال دراسة العمران الحضرى اولا ناتى بصورتين جويتين بينهما فترة زمنية لمنطقة الدراسة حيث يتم تحديد مناطق النمو والعمران الجديد ومن هاتين الصورتين يمكن رسم خريطتين لاستخدام الارض ويتم رسم كل نمط من انماط استخدام لارض و ترميزه ولابد من تتطابق مقاييس رسم الخريطتين بالصورتين .

تصميم نظم معلومات من الصور الجوية – نماذج تطبيقية

نتيحة انتشار الصور ولمرئيات الفضائية كمصادر لجمع المعلومات ادى ذلك الى تطور نظم المعلومات الجغرافية وترسخت فكرة انشاء نظم المعلومات الجغرافية وكانت أولى المحاولات هى خرائط استخدام الارض ثم تلتها محاولات فى مجالات متعددة مثل سطح الارض وموارده وفيما يلى عرض لها :
** نظم المعلومات الارضى **
ادى التطور الحالى فى وسائل المسح الجوى والفضائى الى تطور نظام المعلومات الارضية المبنى على مفهوم النموذج التضاريسى القمى ولبناء هذا النموذج يحتاج الى استخدام اجهزة تختص بفحص الصور والمرئيات واستخلاص بيانات رقمية عن المناسيب ورسم خطوط الكنتور ثم تخزينها فى الحاسب الالى ويمكن اعتبار نموذج التضاريسى الارضى تمثيل احصائى متصل وذلك بواسطة عدد كبير من نقط الاحداثيات س , ص ,ع .
ومن اهم مميزات هذا النموذج ملائمته للبيانات الارضية واستخلاصه منها حلول المشكلة بعد تحليل البيانات وبالتالى فان الحاسب الالى و برامجه تلعب دور اساى فى وضع حلول امام متخذى القرار .
ومن اشهر الامثلة [نموذج التضلريس القمى DTM] حيث يعد هذا النظام بنك للمعلومات والبيانات الفوتوجرامترية الى تختص بالمواقع الجغرافية .

** معلومات استخدام الارض **
يهدف تصميم هذا النظام الى توفير معلومات عن :
أ- تقديرات لنسب انواع اتخدامات سطح الارض مع بيان الخطأ المعيارى لهذه التقديرات .
ب- تقديرات المساحة التى يشغلها كل من انواع استخدامات سطح الارض.
ج- خرائط استخدام الارض بمختلف مقاييس الرسم .
وتعتمد المدخلات على بيانات الصور الجوية التى تغطى منطقة معينة وتتعرض الصو الى مراجعة شاملة قبل المعالجتها وتحليلها ثم يتم حساب احاثيات مواقع المنطقة وذلك لتسهيل المخرجات بواسطة الحاسب الالى .
** نظام المعلومات العمران الحضرى **
وهو نظام يلقى اهتمام خاص من مخططى المدن والجغرافيين ويتطلب الحصول على بيانات حديثة واستخدامها فى الحياة الادارية اليومية أو تخطيط المدن وهذا النظام مثله مثل باقى الانظمة التى تساعد متخذى القرار فى هذا المجال لحل مشكلاتهم وهو يستخدم فى تنسيق البيانا من مصدها واسترجاعها وعرضها وتخزينها وتحليلها ومعالجتها فى اى وقت .
وتصميم هذا النظام يحتاج الى متطلبات متعددة من اجل التكامل و المرونة ولمعرفة كيفية تصميم هذا النظام على غرار ما قام به [ديوكر و مورتون] والذى وضح المشكلات المتصلةبهذا النظام وكذلك اكتشاف التغير الحضرى .
المدخلات الاساسية فى هذا النظام مستمدة من المسوحات الارضية والوثائق و الصور و المرئيات الفضائية وهناك ثلاث عناصر رئيسية لتصميم هذا النظام :
1- طريقة تمييز المواقع المكانية . 2- تكرار مرات المشاهدات .
3- نوع الظاهرة قيد البحث .
من امثلة هذا النظام ما نفذه ويللر فى منطقة [Wichita-falls-texas] عام 1973م .