نظم المعلومات الجغرافية ونظام التوقيع الأرضي

[ALY ELSAYED]

السلام عليكم ورحمه الله وبركاته

نظم المعلومات الجغرافية ونظام التوقيع الأرضي

هناك ارتباط وثيق بين نظم المعلومات الجغرافية وبين أي وسيط أو نظام خارجي يفيد في المرحلة الأولى من عمل النظام وهي إدخال البيانات، إذ أن نظام التحديد المكاني أو التوقيع الأرضي يعد وسيلة مهمة في جمع البيانات المكانية. لهذا فهناك برامج نظم جغرافية مجهزة بأنها تستقبل وترصد وتعالج بيانات نظام التحديد المكاني. فأصبح بمقدور المستخدم أن يأخذ خريطة عمله في نظام المعلومات الجغرافي على جهاز حاسب يدوي (في حجم اليد) وفي نفس الوقت لاقط نظام تحديد مكاني GPS Receivers ويذهب إلى الحقل لرصد البيانات مباشرة موقعة على الخريطة. مثل هذه النوعية من التكامل موجودة في برنامج مثل ArcPad مقدم من شركة ESRI . وهناك أجهزة وبرامج عديدة من الشركات بحيث تحمل فيها الخرائط وتحمل إلى الميدان وترصد الظواهر المطلوبة إما تحديثاً أو إدخالاً جديداً.

 مميزات برنامجArc Pad :-
1- توافق بين البيانات التي يتم تحديثها في الحقل وبين البيانات الأصلية في المكتب .
2- البيانات يمكن أن تكون متعددة الطبقات في أشكال خطية (Vector) أو خلوية (Raster) .
3- يوفر البرنامج واجهات بيانية لخدمات اختيارية خاصة بنظام التوقيع الأرضي (GPS) أو نظام التوقيع الأرضي التفاضلي (DGPS)، بحيث يعد هذا تطوراً في عرض وتصحيح ومعالجة وتخزين صفات وظواهر للمكان الفعلي الذي حدد.
4- يعد البرنامج حل لمشاريع جمع البيانات من الحقل بسعر معقول أو رخيص . وميزته عملية إضافة البيانات مباشرة من الحقل إلى الخريطة أو قاعدة البيانات يضيف حس واقعي لقواعد البيانات الجغرافية لا يتضح إلا عند المقارنة على الواقع بين ما هو موجود في الحقيقة وبين قواعد البيانات .
5- يعد البرنامج مكمل للبرامج الخاصة بنظم المعلومات الجغرافية المنتجة من قبل شركة (ESRI) ، فلا يوجد ضرورة لإجراء عملية تحويل للبيانات .

 وظائف البرنامج :
1- تحويل بين المساقط والمراجع الجيوديسية .
2- تحويل من والى أشكال البيانات( Data Format Conversions) .
1- عرض واستعلام للبيانات.
2- التحليل بأدوات ملاحية خرائطية شاملة.
3- حساب المسافات أو الاتجاهات أو المساحات .
4- ترميز خرائطي وإمكانيات الرسم حسب المقياس .
5- تصحيح وجمع البيانات .
6- أدوات لإنشاء وتصحيح وحذف وتحريك الظواهر .
7- وظائف خاصة بنظام التحديد المكاني مستقلة بتحديد خصائص المكان المحسوبة، مثل إدخال الصفات (Attributes).

خطوات العمل عند عمل مشروع باستخدام نظام التوضع الأرضي :-
 هناك ثلاث مراحل للمشروع :-
1- التخطيط (Planning) .
2- التطبيق (Implementation) .
3- التقويم (Evaluation) .


1- المرحلة الأولى: التخطيط Planning :-
عند الشروع في استخدام نظام التوقيع الأرضي لمشروع معين لابد من تحديد المتطلبات والمواصفات الفنية بناءً على أهداف المشروع. لذا لابد من الإجابة على الأسئلة التالية على سبيل المثال:
1- ما هي طبيعة أو بيئة العمل من سطح أو أحوال جوية؟
2- ما مقدار كفاءة (القوة والتحمل) جهاز للاقط؟
4- هل المستخدم أثناء الرصد في السيارة أي يتحرك بالمركبة، أو بالدراجة أو مشياً في معظم وقت الرصد؟
5- هل يحتاج المستخدم إلى خريطة رقمية في اللاقط أثناء الرصد؟
6- ما نوع النظام الذي سيستفيد من البيانات بعد ؟ فإذا كان النظام GIS فإن اللاقط لبد أن يكون لديه القدرة في تسجيل البيانات حسب متطلبات شكل القاعدة في نظام المعلومات الجغرافية بحيث تسجل البيانات في اللاقط على شكل قاموس بيانات يستطيع المستخدم من خلال وضع أو تسجيل الخصائص في هذا القاموس أثناء الرصد.
7- هل يتطلب المشروع مواصفات معينة للصحة (Accuracy)؟
8- ما مقدار وحجم البيانات التي يجب رصدها التي بناءً عليها يمكن تقييم الجدوى الاقتصادية للمشروع وشراء وأنواع محددة من اللواقط وتوابعها أو ملحقاتها؟
9- ما مقدار الدعم الفني والمالي والإداري للعمل حتى يتم إنجازه؟
إن إقناع الإداريين بأهمية النظام ممكنة، لكن الأهم إقناعهم بالجدوى الاقتصادية من خلال الإيجابيات والسلبيات في تطبيقه.

 بعد هذه التساؤلات تأتي الخطوة الثانية من مرحلة التخطيط. وهي رسم مخطط تفصيلي للعمل(Work Flow Chart) يبين كيف سيتم العمل ومن سيقوم به. كذلك يتم تحديد مهام العمل بحيث يحدد ماذا يتم في المكتب وماذا يحدد في الحقل وماذا يجب أن يتم بعد الحقل.

خطة العمل النموذجية في مشروع جمع البيانات بنظام التوقيع الأرضي

[IMG]

[/IMG]

المرحلة الثانية : التطبيق Implementation
1- إنشاء قاموس بيانات Data Dictionary :
لابد من إنشاء قاموس البيانات قبل البدء في النزول إلى الميدان، وذلك لتنفيذ العمل بشكل منظم وسهل وسريع. لهذا لابد من تحديد الظواهر المراد رصدها، فهل الظواهر في شكل نقطي أو خطي أو مساحي أو حجمي وهكذا. كذلك لابد من تحديد الخصائص المطلوب جمع بيانات عنها مثل الطول، النوع، العمر...وهكذا. وكذلك لابد من تحديد أنواع هذه البيانات كقيم فهل سيسجل الطول بالأمتار أو الأقدام أو السنتيمترات. إذن شكل هذا القاموس هو فعلاً شكل القاعدة التي تستخدم في نظام المعلومات الجغرافية، بمعنى يوجد بيانات مكانية وهي الإحداثيات للظاهرة ورموز تعريفية وخصائص أو بيانات وصفية. هذا القاموس هو في الواقع برنامج يساعد المشغل في تحديد هذه المتطلبات، بحيث يقوم المشغل في المكتب بإعطاء اسم الملف ثم يدخل أنواع الظواهر المراد رصدها بالإضافة إلى تحديد كل الخصائص المطلوبة لكل ظاهرة، بحيث تكون في النهاية على شكل جداول فارغة يقوم المشغل بعد أن يحمل هذا الملف في اللاقط من استعراض هذا القاموس في الميدان ويبدأ برصد الظواهر إدخال البيانات من الميدان في الأماكن الخاصة في هذا القاموس. الشكل التالي (1) يبين واجهة نموذجية لشكل هذا القاموس عند الإنشاء .

[IMG]

[/IMG]

شكل 1. واجهة نموذجية لقاموس جمع البيانات بنظام التوقيع الأرضي (Pathfinder Office)

2- الخطوة الثانية تشمل تحميل قاموس البيانات إلى اللاقط، مع امكانية تحميل خرائط أو صور جوية أو مرئيات فضائية تُربط بها البيانات في الميدان في نفس الوقت.
3- الخطوة الثالثة وتشمل تهيئة ومعايرة اللاقط لكيفية رصد الظاهرة، بحيث يعمل اللاقط حسب هذه المعايرة . كما يجب التأكد من توفر الطاقة عن طريق البطاريات وشحنها، وكذلك وجود الملحقات الضرورية .

4- التأكد من توفر الأقمار ، لإختيار أفضلها موقعاً في الفضاء لتقليل أو إلغاء مشكلة تبعثر الدقة الهندسيGDOP ، للواقط المتوسطة والعالية المواصفات تساعد في رصد الأقمار في الفضاء وإعطاء قيمة بمقدار GDOP كلم كانت القيمة قليلة كلما كانت أفضل. عادة إذا كانت القيمة 4 أو أقل فهذا أفضل ما يمكن، وإذا تراوحت بين 5 و 7 فهذا مقبول، وإذا كانت أكبر من 7 فلايجب عمل الرصد- حتى تتحسن الظروف. الصحة أيضاً مرتبطة بمقياس رسم الخريطة المرتبطة بالبيانات أو قاعدة البيانات الرقمية. أنظر الجدول التالي

:

[IMG]

[/IMG]

5- عمل الرصد وتنفيذ العمل .
6- الانتقال من الحقل إلى المكتب لتحويل البيانات من اللاقط إلى نظام المعلومات الجغرافية :
أ- تنزيل البيانات من اللاقط إلى الحاسب من خلال كيبل البيانات أو الكارت المسمى PC-MCIA . بحيث تنتقل البيانات إلى البرنامج المخصص لمعالجة بيانات التوقيع الأرضي، حيث يأتي مع اللاقط (حسب نوعه) برنامج خاص يُحمّل في الحاسب، مثل Pathfinder Office. وهذه البرامج مجهزة بخيارات عديدة لتصيح وكذلك التحويل من هيئة للبيانات إلى أخرى بحيث تقبل مباشرة لنظام المعلومات الجغرافية (أو أي نظام مكاني) الذي سيستخدم هذه البيانات. فمن أمثلة التصحيح، قد نجد أن البيانات الخاصة برفع منطقة مساحية تمثل غطاء نباتي أو تربة ، أن المساحة في الواقع تأخذ أشكال مظلعة ليس بها تعرجات وبعد عرض البيانات على البرنامج في الحاسب وُجد أن الأضلاع لهذه المساحة بها تعرجات فيعرف المشغل أن هناك تشويه فيقوم بإصلاح هذا التشويه Postprocessing (كما في الشكل). لاحظ، هذه العملية مهمة خاصةً للرفع المساحي أو الرصد الدقيق الذي يتطلب صحة في حدود المتر الواحد أو أقل.

[IMG]

[/IMG]

ب- تحويل البيانات بعد التصحيح إلى نظام المعلومات الجغرافية .
بعد عملية التصحيح يتم التحويل البيانات إلى الهيئة (Format) التي سيقرأها نظام المعلومات الجغرافية، وذلك عن طريق التصدير (Export) إلى المجلد الذي ستوضع فيه قاعدة البيانات. وهناك هيئات عديدة يمكن التصدير إليها، حسب الطلب، فمثلاً يمكن تصدير البيانات إلى ملف يقرأه برنامج ArcView بإسم: "ملف شكلي" Shapefile. وإذا كان نظام المعلومات الجغرافية لايقرأ هذه الهيئة (Shapfile) ويقرأ هيئة محايدة مثل DXF، فنقوم بتحويل البيانات إلى هذه الهيئة ثم نستورد في النظام هذا الملف ثم بعد ذلك نحوله أو نصدره للهيئة التي يقرأها النظام ويتعامل معها -أي الهيئة الخاصة به. ومن أشهر الهيئات التي تكون عليها البيانات والتي تتعامل معها نظم المعلومات الجغرافية، أن تُحفظ البيانات على شكل جداول بهيئة (DBF)، ويمكن بعدئذ ٍ استيراد هذا الملف وتحويله إلى أشكال مختلفة حسب طبيعة البيانات، فقد يكون الشكل نقطي ، خطي ، مساحي ... إلخ .

المرحلة الثالثة :- التقويم Evaluation :-
- بعد الانتهاء من جمع البيانات وتجهيزها ومعالجتها ، يبقى السؤال:-
هل تحقق ما تم تحديده من قبل؟ وهل يمكن تطوير وتحسين العمل، بحيث تغير أو تعدل طرق العمل ومنهجيته؟ فربما يمكن اجراء تعديل قي قاموس البيانات أو تعديل في بعض المهام والمسؤليات وهكذا .
- ان أهم وأوضح مؤشر على نجاح العمل هو مدى الحاجة الى الرجوع الى الميدان مرة أخرى لتصحيح أو اعادة العمل في الميدان. فإذا ما تم ذلك واضطر المشغلون للنزول الى الميدان فهذا دليل على قصور عملية التخطيط الاولى ومنهجيتها، اذ يفترض أن تكون صحيحة وقابلة للتنفيذ وتلبي كل المتطلبات .

ان المشكلة تبدو أكبر عندما لا يسعف الوقت عملية التصحيح أو إذا كان العمل كله أو معظمه غير المطلوب. لكن إذ كان العمل الاخير (معظمه لا يتوافق مع المتطلبات) فعادة ما يكون نتيجة أن المشغل يواجه بعض المشاكل المحدودة التي يمكن تصحيحها وتعديلها بقليل من التكلفة، وسوف تساعد هذه التجربة على تحري الدقة في التخطيط والتنفيذ في المرات القادمة .

في الحقيقة إن وظيفة الدراسات الحقلية السريعة والاستطلاعية Pilotstudy تكون واضحة الاهمية هنا، بل لكل دراسة ، فمن خلال هذه الدراسة السريعة يمكن تقويم الاحتياجات والمنهجية وطرق التنفيذ بحيث يتلافى القصور في تنفيذ العمل الفعلي .
- لابد من تذكر أن توافق اللاقط وعمله ومواصفاته مع متطلبات نظام المعلومات الجغرافية يعد أهم عامل في تقويم العمل حسب متطلبات المشروع . فمن البداية لابد أن يكون هناك تحديد دقيق لنوعية اللاقط وخصائص عمله أثناء وبعد الحقل ، فإذا حدد المطلوب ونفذ المطلوب فان عملية جمع البيانات بواسطة نظام التوضع الارضي تعد عملية ناجحة وإن شابها بعض الاخطاء والمشاكل بشرط أن يكون اصلاحها محدد التكلفة.

منقول عن د.علي الغامدي
جامعة الملك سعود - الرياض