أساسيات نظم المعلومات الجغرافية

فيما يلي ملاحظات دراسية مفصلة للطلاب:

مقدمة إلى نظم المعلومات الجغرافية (GIS)

• يسمح نظام المعلومات الجغرافية بدراسة واستكشاف كل شيء عن مكان ما.
• باستخدام نظام المعلومات الجغرافية (GIS)، يمكن تحديد وتحليل السمات الأرضية والمناخ والحدود والسكان والموارد والعديد من الأشياء الأخرى حول الأماكن ذات الأهمية.
• في الماضي، كانت هناك حاجة لاستخدام الخرائط الورقية والكرات الأرضية ومجموعة متنوعة من مصادر البيانات المطبوعة لإجراء هذه التحليلات.
• الآن، توفر نظم المعلومات الجغرافية الخرائط والكرات الأرضية والبيانات وأدوات التحليل على الكمبيوتر، مما يسمح بإجراء تحليل متطور ورسم خرائط للنتائج وتخزين المعلومات وتقاسمها رقميا.
• أحد أنواع الخرائط التي يمكن دراستها أو إنشاؤها في نظام المعلومات الجغرافية هو خريطة الكثافة السكانية، التي توضح توزيع السكان بالنسبة لمناطق معينة.
• من المهم مراعاة معلومات الكثافة السكانية عند رسم خرائط لمناطق تختلف اختلافا كبيرا في الحجم.
• على سبيل المثال، يشكل 200,000 شخص يعيشون في مقاطعة مساحتها 8 أميال مربعة و 200,000 شخص يعيشون في مقاطعة مساحتها 80 ميلا مربعا ظروفا مختلفة تماما.
• توفر الكثافة السكانية بدورها سياقا لخرائط أخرى، والتي قد تعرض التركيبة السكانية أو الإحصاءات الاقتصادية أو أسعار المساكن.
• تحليل آخر باستخدام نظام المعلومات الجغرافية هو العثور على المواقع التي تفي بمعايير محددة.
• تتضمن أمثلة استخدام نظام المعلومات الجغرافية قاعدة بيانات للعقارات لإنشاء بيانات المبيعات، وتنسيق الخرائط وإدارة الإصلاحات لشركة المرافق، وتحديد المناطق المحيطة بالأحداث.
• تتضمن استخدامات نظم المعلومات الجغرافية الإضافية رسم خرائط لموائل الأنواع البرية وجرد النباتات لفهم العلاقات، وتحليل المناطق المتاخمة لمستجمعات المياه لقياس الميزات الطبيعية وتدفق المياه الموسمية وتغيير الموائل الحالية.
• يمكن أيضا استخدام نظام المعلومات الجغرافية لرسم خريطة لكيفية تطور الأشياء بمرور الوقت ومعرفة المزيد عن حركة الموضوعات وسلوكها.
• تتضمن أمثلة ذلك تتبع تفشي الأنفلونزا جغرافيا، وتقييم الحالات الحالية وتوقع الظروف المستقبلية، وتتبع بيانات الأعاصير ونمذجتها لتقديم تحذير مبكر لجداول الإخلاء.

مبادئ نظم المعلومات الجغرافية الأساسية

• تتكون خريطة (GIS) لنظام المعلومات الجغرافية من طبقات
• يمكن صنع خريطة لنظام المعلومات الجغرافية من طبقات أو مجموعات من الكائنات الجغرافية المتشابهة والتي يتم تحديدها برمز مرئي.
• لإجراء خريطة، يمكن إضافة أكبر عدد ممكن من الطبقات.
• في الخريطة المعروضة، يتم وضع خطوط النقل فوق دوائر توليد الكهرباء ثم فوق أحواض الفحم، وأخيرا فوق طبقات التضاريس والمحيطات، مما يخلق هيكلا مهما لتسلسل الطبقات على الخريطة.

قد تحتوي الطبقات على معالم أو أسطح

• تتضمن طبقة أحواض الفحم العديد من الأحواض المختلفة، وتحتوي طبقة خطوط النقل على العديد من الخطوط المختلفة.
• وينطبق الشيء نفسه على طبقات الولايات والبحيرات - تحتوي كل طبقة على العديد من الأنواع نفسها من الأشياء.
• يسمى كل كائن جغرافي في طبقة - كل ولاية أو بحيرة أو خط نقل أو حوض فحم - ميزة.
• ليست كل الطبقات تحتوي على معالم، لكن طبقة المحيط ليست مجموعة من الكائنات الجغرافية مثل الطبقات الأخرى.
• يعتبر فضاء واحدا مستمرا يتغير من موقع إلى آخر وفقا لعمق الماء، وبالمثل، تظهر طبقة التضاريس ارتفاع التضاريس.
• يسمى الامتداد الجغرافي مثل هذا السطح.

الميزات لها شكل وحجم

• تحتوي الكائنات الجغرافية على مجموعة متنوعة لا حصر لها من الأشكال، ولكن يمكن تمثيلها جميعا كأحد الأشكال الهندسية الثلاثة: مضلع أو خط أو نقطة.
• تمثل المضلعات الكائنات الكبيرة بما يكفي ليكون لها حدود، مثل البلدان والبحيرات ومساحات الأراضي.
• تمثل الخطوط الكائنات الضيقة نسبيا بحيث لا يمكن أن تكون مضلعات، مثل الأنهار والطرق وخطوط الأنابيب.
• تستخدم النقاط للكائنات الصغيرة نسبيا بحيث لا يمكن أن تكون مضلعات، مثل المدن والمدارس وصنابير إطفاء الحرائق.
• يمكن تمثيل نفس الكائن بمضلع في طبقة واحدة وخط أو نقطة في طبقة مختلفة، اعتمادا على مقياس الطبقة.
• تسمى المضلعات والخطوط والنقاط، بشكل جماعي، بيانات المتجهات.

الأسطح لها قيم رقمية وليست أشكالا

• على عكس البلدان أو الأنهار، فإن الظواهر الطبيعية، مثل الارتفاع والانحدار ودرجة الحرارة وهطول الأمطار وسرعة الرياح، ليس لها شكل مميز.
• ما لديهم بدلا من ذلك هو قيم قابلة للقياس لأي موقع على سطح الأرض.
• على سبيل المثال، أينما ذهبت، ستكون إما على مستوى سطح البحر أو عدد من الأمتار فوقه أو أسفله.
• من الأسهل تمثيل الظواهر الجغرافية كهذه كأسطح بدلا من الميزات.
• النوع الأكثر شيوعا من الأسطح هو النقطية، وهي مصفوفة من الخلايا المربعة المتطابقة في الحجم.
• تمثل كل خلية وحدة من مساحة السطح - على سبيل المثال، 10 أمتار مربعة - وتحتوي على قيمة مقاسة أو مقدرة لهذا الموقع.

الميزات لها مواقع

• لن يستغرق العثور على برلين بألمانيا على خريطة العالم وقتًا طويلا ولكن إذا لم يتم عرض برلين على الخريطة، فهل يمكن وضع علامة قلم رصاص بالضبط على مكان وجودها؟
• إذا كان من الممكن وضع شبكة أو شبكة إحداثيات فوق خريطة العالم وكان معروفا أن برلين كانت عددا معينا من العلامات لأعلى ولليمين من نقطة بداية معينة، فسيكون من السهل وضع قلم رصاص في المكان المناسب.
• يسمى مثل هذا النوع من الشبكات بنظام الإحداثيات، وهذا ما يستخدمه نظام المعلومات الجغرافية لوضع الميزات في مكانها المناسب على الخريطة.
• يتم تعريف موقع ميزة نقطة على الخريطة بزوج من الإحداثيات.
• إحداثيات برلين هي 52 درجة و 30 دقيقة شمالا (خط العرض) و 13 درجة و 25 دقيقة شرقا (خط الطول).
• يحتاج الخط المستقيم إلى زوجين من الإحداثيات - أحدهما في بداية الخط والآخر نهايته.
• إذا انحنى الخط، مثل النهر، فيجب أن يكون هناك زوج من الإحداثيات في كل موقع يتغير فيه اتجاه الخط.
• الشيء نفسه ينطبق على المضلع، وهو ببساطة خط يعود إلى نقطة البداية.

يمكن عرض الميزات بأحجام مختلفة

• على خريطة نظام المعلومات الجغرافية (GIS)، يمكن التكبير لرؤية الميزات على نطاق أقرب ثم يتغير حجم الخريطة.
• النطاق، الذي يتم التعبير عنه بشكل شائع كنسبة مئوية، هو العلاقة بين حجم الميزات على الخريطة وحجم الأماكن المقابلة في العالم.
• إذا كان مقياس الخريطة 1: 1,000,000، فهذا يعني أن الميزات الموجودة على الخريطة هي 1/1,000,000 من حجمها الحقيقي، أو أصغر بمليون مرة من حجمها الحقيقي.
• يتيح التكبير رؤية أوضح للميزات داخل منطقة أصغر من الخريطة.
• مقدار التفاصيل في الميزات لا يتغير، لكن التفاصيل التي يمكن رؤيتها تتغير.
• يتمتع النهر بنفس الانحناءات ويتمتع الخط الساحلي بنفس التعرجات، سواء تم التكبير ويمكن تمييزها أم لا.
• يعتمد مقدار التفاصيل التي تحتوي عليها الميزات على الطبقة التي يتم استخدامها.
• تماما كما تعمم الخريطة الورقية للعالم حدود البرازيل أكثر من خريطة أمريكا الجنوبية، كذلك تفعل طبقات نظام المعلومات الجغرافية المختلفة تفاصيل أكثر أو أقل في الميزات.
• تغطي الخرائط الأساسية للإنترنت، مثل تلك الموجودة على نظام ArcGIS Online الأساسي، نطاقا واسعا من مقاييس الخرائط - وتستطيع الخريطة أن تحتوي على عدة مستويات من التفاصيل التي ترتبط بنطاق التحجيم.
• عند التكبير، سيتم إيقاف تشغيل الطبقات ذات النطاق الصغير مع تفاصيل أقل، وسيتم تشغيل الطبقات الجديدة ذات النطاق الكبير بتفاصيل أكبر.
• يمكن إدراك كل مستوى من نطاق الحجم على أنه يتكون من بيانات سلسة - ومع ذلك، يتكون كل مستوى من طبقات مكونة من عدة مجموعات بيانات، وكلها بكميات متفاوتة من التفاصيل، وكلها موجودة داخل قاعدة بيانات مكانية.

الميزات مرتبطة بالمعلومات

• الميزة هي أكثر من مجرد شكلها الفيزيائي وموقعها، وتشمل أيضا كل شيء آخر قد يكون معروفا عن تلك الميزة.
• بالنسبة لبلد ما، قد يكون هذا سكانه وعاصمته ونظام الحكم فيه وصادراته ووارداته الرائدة ومتوسط ​​هطول الأمطار فيه وموارده المعدنية.
• بالنسبة للطريق، قد تكون السرعة المسموح بها وعدد الممرات وما إذا كان مرصوفًا أم لا وما إذا كانت حركة المرور ذات اتجاه واحد أو اتجاهين.
• توجد معلومات كثيرة حول أي ميزة، سواء كانت طولا متواضعا من أنابيب الصرف الصحي أو اتساع المحيط.
• يتم تخزين المعلومات حول الميزات الموجودة في الطبقة في جدول.
• يحتوي الجدول على سجل (صف) لكل ميزة في الطبقة وحقل (عمود) لكل فئة من المعلومات.
• تسمى هذه الفئات بالسمات، ويسمى الجدول بجدول السمات.
• تتضمن سمات طبقة الدول شكل كل ميزة ورقم المعرف واسمها والعدد السكاني والمساحة، من بين أشياء أخرى.
• ترتبط الميزات الموجودة على خريطة نظام المعلومات الجغرافية (GIS) بالمعلومات الموجودة في جدول سمات الميزة.
• إذا تم تحديد البرازيل على خريطة، يمكن إظهار جميع المعلومات المخزنة حول البرازيل في جدول سمات البلدان.
• إذا تم تحديد سجل في الجدول، فسيتم تمييز الميزة المقابلة على الخريطة.
• يسمح الارتباط بين السمات والميزات بطرح أسئلة حول المعلومات الموجودة في جدول السمات وعرض الإجابات على الخريطة.
• يمكن استخدام هذه القدرة لتحديد وتحديد ميزات معينة.

الميزات لها علاقات مكانية

• بالإضافة إلى طرح أسئلة حول معلومات الميزة المخزنة في جداول السمات، يمكن طرح أسئلة حول العلاقات المكانية بين الميزات. – على سبيل المثال، ما هي الميزات الأقرب إلى الأخرى، وما هي الميزات التي تتقاطع مع الميزات الأخرى، وما هي الميزات التي تحتوي عليها الميزات الأخرى.
• تستخدم إحداثيات الميزات في نظام المعلومات الجغرافية (GIS) لمقارنة مواقعها.
• يتم في نظام المعلومات الجغرافية (GIS) إنشاء العلاقات بين مواقع القطع الأرضية وخطوط المياه والصمامات.

يمكن إنشاء ميزات جديدة من مناطق التداخل

• تحدد الاستعلامات حول السمات والعلاقات المكانية الميزات الحالية بناءً على ما إذا كانت تتمتع بصفات معينة أم لا.
• لحل بعض المشكلات الجغرافية، من الضروري استخدام نظام المعلومات الجغرافية (GIS) لإنشاء ميزات جديدة.
• في الخريطة المعروضة، تم استخدام قاعدة بيانات نظام المعلومات الجغرافية (GIS) التي تحتوي على طبقات مثل التربة والمنحدرات والأنهار والجداول والأراضي الرطبة والسهول الفيضية والمتنزهات والمناطق الطبيعية وجرد الموائل الهامة وبيانات المخاطر الطبيعية لتحديد المناطق ذات الأهمية على الصعيد الإقليمي.
• لكي يتم العثور على أماكن تفي بالشروط المحددة، تم استخدام الخبرة التعاونية لمختلف المنظمات الفيدرالية والولائية والمحلية والخاصة في نظام المعلومات الجغرافية (GIS) للعثور على مناطق التداخل بين الميزات الموجودة في الطبقات المختلفة.
• تعرض الخريطة الأنظمة الطبيعية وأنماط الأراضي الهامة التي تحدد جودة المنطقة وطابعها وتلتقط إحساسها بالمكان.
• يتيح ذلك حماية الموارد على نطاق أوسع للمناظر الطبيعية والنظام البيئي ويساعد في تحديد مكان حدوث النمو المستقبلي وما لا ينبغي أن يحدث.
• منطقة تداخل الميزات المختلفة عن حدود الميزات التي تم إنشاؤها منها هي حدود الميزة الجديدة.
• نتيجة التحليل هي طبقة جديدة تعرض ميزات المناظر الطبيعية الهامة على الصعيد الإقليمي.

تتطلب البيانات إدارة

• يمكن أن تتعقد بيانات نظام المعلومات الجغرافية (GIS) بسرعة.
• يجب في المراحل الأولى من التخطيط لمشروع نظام المعلومات الجغرافية (GIS) تحديد كيفية تنظيم البيانات المكانية، على سبيل المثال حسب النوع أو الجغرافيا أو الدقة.
• بغض النظر عن النهج المستخدم، فإن تسجيل البيانات الوصفية (معلومات حول البيانات) للبيانات المكانية هو أداة رئيسية في إستراتيجية إدارة البيانات.
• يعد مكان تخزين البيانات مشكلة أخرى غالبا. يمكن تخزين المشاريع الصغيرة على محرك أقراص محلي، ولكن بعض مجموعات البيانات كبيرة للغاية وتحتاج إلى أن يتمكن العديد من الأشخاص من الوصول إليها.
• في هذه الحالة، يعد تخزين البيانات على خادم مركزي حلا جيدا.
• تستخدم استراتيجيات البيانات المشتركة واسعة النطاق، مثل تلك التي تستخدمها الوكالات الحكومية والشركات الخاصة والأفراد الذين يجمعون مجموعات بيانات كبيرة، نظام المعلومات الجغرافية للخادم أو الشبكات السحابية لضمان إدارة البيانات بشكل آمن وتقليل التكرار والتوافق مع مجموعة واسعة من الأنظمة.

اختبار قصير حول أساسيات نظم المعلومات الجغرافية (GIS). يغطي هذا الاختبار أنظمة تحديد المواقع، وأنظمة الإحداثيات، ومقاييس الخرائط وتمثيل المعالم. اختبر معلوماتك عن تنظيم البيانات المكانية.