لمحة على نظم المعلومات الجغرافية
لمحة على نظم المعلومات الجغرافية
د. محمد يعقوب محمد سعيد*
نظم المعلومات الجغرافية
عبارة عن علم لجمع, وإدخال, ومعالجة, وتحليل, وعرض, وإخراج المعلومات الجغرافية والوصفية لأهداف محددة . وهذا التعريف يتضمن مقدرة النظم على إدخال المعلومات الجغرافية (خرائط, صور جوية, مرئيات فضائية) والوصفية (أسماء, جداول), معالجتها (تنقيحها من الخطأ), تخزينها, استرجاعها, استفسارها, تحليلها (تحليل مكاني وإحصائي), وعرضها على شاشة الحاسب أو على ورق في شكل خرائط, تقارير, ورسومات بيانية.[/ COLOR]
وتساعد نظم المعلومات الجغرافية في الإجابة عن كثير من التسأولات مثل التي تخص التحديد (ما هذا) ,القياسات ( المسافات, والزاويا-الاتجاهات, والمساحات), والموقع (أين تقع مدينة العين), والشرط (ماهى مدن الإمارات التي عدد سكانها أكثر من 300000 نسمة), والتغير (ماهو التغير الذي حصل لمدينة أبو ظبى منذ عام 1980), والتوزيع النمطي (ماهى العلاقة بين توزيع السكان ومناطق تواجد المياه), وأنسب الطرق (ماهو أنسب طريق بين مدينة العين والسمحة), والسيناريوهات (ماذا يحصل إذا زاد عدد سكان مدينة دبي عن 50000 نسمة).
لمحة تاريخية
بنظرة تاريخية خاطفة نجد أن نظم المعلومات الجغرافية بدأت في كندا عام 1964 على يد روجر توملنسون ويلقب أحيانا بأبي نظم المعلومات الجغرافية وخلال فترة السبعينيات زاد عدد الشركات المتخصصة في برمجيات نظم المعلومات الجغرافية وشهدت فترة الثمانينيات زيادة في الميزانية المرصودة للهئيات الحكومية والشركات الخاصة لنظم المعلومات الجغرافية, وكذلك زيادة في عدد المتخصصين وانخفاض في أسعار أجهزة الحاسب والبرمجيات. و شهدت حقبة التسعينيات تحسنا في البرمجيات وإمكانية برنامج واحد القيام بأعمال كانت في الماضي تحتاج لأكثر من برنامج. وبتطور أجهزة الحاسب خلال الألفية الثالثة بداْ استخدام الوسائط المتعددة وشبكة الإنترنت وسوف تشهد الفترة القادمة ثورة في استخدام الخرائط المتحركة وذلك بفضل التحسن الملحوظ في أجهزة الحاسب المحمولة يدويا ((Palm PC, الإنترنت, والاتصال اللاسلكي (WAP).
فوائد نظم المعلومات الجغرافية
هناك فوائد كثيرة لنظم المعلومات الجغرافية يمكن تلخيصها في مايلى:
- تخفيض زمن الإنتاج وتحسين الدقة: فمثلا بدلامن أن كان إنتاج خريطة يحتاج إلى أكثر من يوم نجده الآن وباستخدام الحاسب يمكن إنجازه في أقل من ساعة. وباستخدام الحاسب قلت كثيرا من الأخطاء التي كانت تنتج من الإنسان في إنتاج الخرائط نتيجة لعوامل الطقس, وإرهاق الأعصاب, والحالة السيكولوجية وكل هذا أدى إلى تحسين الدقة.
- تخفيض العمالة: كانت في الماضي مختبرات رسم الخرائط تكتظ بالأيدي العاملة وذلك للحاجة إليهم في الرسم, والخط, والتلوين. أما الآن فيمكن لعامل واحد وبفضل استخدام نظم المعلومات الجغرافية أن يحل مكان ثلاثة عمال عما كان عليه في الماضي, وهذا يعتبر نوعا من تقليل التكلفة غير المباشر.
- تخفيض التكلفة: بالنظر إلى الفائدتين المذكورتين أعلاه نجد أنهما يصبان في تقليل التكلفة وحسب النظريات الاقتصادية فإن الوقت مال وتخفيض زمن الإنتاج والعمالة يعنى كسبا ماليا. وهنا لابد من الإشارة إلى أن التكلفة المبدئية لإقامة نظم المعلومات الجغرافية قد تكون عالية, ولكن العائد سوف يكون كبيرا وفى بعض الأحيان قد لا يكون العائد ماديا مباشرا بقيمة الدولار, ولكن قد يكون في شكل تنمية الكوادر البشرية وتأهيليها ((Human Development. كما تساعد إدارة المعلومات في زيادة الكفاءة وزيادة نسبة التكلفة إلى الفائدة.
مكونات نظم المعلومات الجغرافية
تتكون نظم المعلومات الجغرافية من خمسة عناصر أساسية هي المعلومات المكانية والوصفية وأجهزة الحاسب الآلي والبرامج التطبيقية والقوة البشرية (الأيدي العاملة) والمناهج التي تستخدم للتحليل المكاني. وفى هذا الجزء سوف نلقى الضوء على كل من هذه العناصر.
1- المعلومات المكانية والوصفية
لوحظ أن معظم القرارات تعتمد على المعلومات الجغرافية من حيث الكم والنوع وتكاد نكون بنسبة 80% أو أكثر ولهذا السبب أصبحت نظم المعلومات الجغرافية أداة مهمة خاصة في التحليل المكاني والاحصائى.
هناك عدة طرق للحصول على المعلومات المكانية منها ما يعرف بالمعلومات الأولية والتي يمكن جمعها بواسطة المساحة الأرضية, والتصوير الجوى, والاستشعار من بعد, والنظام العالمي لتحديد المواقع (GPS). ومنها ما يعرف بالمعلومات الثانوية والتي يمكن جمعها بواسطة استخدام الماسح الضوئي, أو لوحة الترقيم, أو المتتبع للخطوط الأتوماتيكي. وقد شهدت السنوات الماضية تطورا ملحوظا في سبل جمع المعلومات المكانية من الناحية الكمية والكيفية. فنجد مثلا أن دقة صور الأقمار الصناعية قد ازدادت إلى أقل من متر وهذا يساعد في كثير من الدراسات التي تحتاج إلى دقة عالية. كما نجد أن أجهزة استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع أصبحت أكثر دقة وأصغر حجما وأقل تكلفة وكذلك أجهزة المساحة الأرضية.
ولكي تكون الخريطة مقروءة لابد من تعريف أسماء المناطق ولدراسة الخرائط النوعية لابد من وجود معلومات في شكل جدول أو تقارير إحصائية وهذه المعلومات تعرف بالمعلومات الوصفية.
تعتبر تكلفة جمع المعلومات أكبر عقبة ولها نصيب الأسد من ميزانية نظم المعلومات الجغرافية لذلك يجب تبادلها.
وتبادل المعلومات يجب أن يكون رأسيا بين الأقسام المختلفة في نفس المؤسسة وأفقيا بين المؤسسات المختلفة لتفادى تكرار الجهود, وإذا تم تبادل المعلومات فسوف يكون ذا فائدة اقتصادية واجتماعية كبرى.
2- أجهزة الحاسب الآلي
شهدت السنوات الماضية تطورا ملحوظا في مقدرات وحدات الحاسب الآلي خاصة في السرعة (1200 ميفاهرتز و أكثر), السعة التخزينية (40 قيقابايت وأكثر), و الذاكرة اللحظية ( 128 ميغابايت وأكثر). هذا التطور أدى إلى سرعة إنجاز كثير من عمليات التحليل المكاني في وقت قصير. وكذلك بالنسبة لأجهزة الإدخال والإخراج أصبحت أكثر دقة وأكثر ألوانا وأصبح استخدام الوسائط المتعددة جزءا منها. واستخدام الوسائط المتعددة من تكامل صوت و صورة و فيديو له أهمية خاصة في فهم كثير من الظواهر الجغرافية. بالإضافة إلي التطور في أجهزة الحاسب الآلي نجد أن أسعارها قد انخفضت بكثير عما كان عليه في الماضي. كما تعتبر الشبكات الداخلية والخارجية والشبكة العالمية للإنترنت ذات أهمية عالية في تبادل المعلومات الجغرافية.
3- البرامج التطبيقية
هناك عدة برامج تستخدم لنظم المعلومات الجغرافية منها التي تعمل على نظام المعلومات الاتجاهية مثل ArcGIS والتي تعمل على نظام الخلايا مثل ERDAS.
يعتبر نظام الاتجاهات أكثر ملاءمة لتخزين البيانات ذات الدقة العالية كخرائط التمليك والحدود لذلك يفضل في هذه الحالات اختيار برامج تعمل على نظام المعلومات الإتجاهية. أما في حالة تكامل بيانات خرائط طبوغرافية وخرائط نوعية والضرورة لاستخدام التصوير الجوى والاستشعار من بعد فيفضل اختيار برامج تعمل على نظام الخلايا.
ولإدارة المعلومات الوصفية لابد من وجود برنامج قاعدة بياناتDBMS)) مثل Access/Oracle وإذا كانت المعلومات أو الجداول كثيرة فيفضل فصلها وربطها مع مواقعها الجغرافية بواسطة معرفات ((ID. وقد شهدت السنوات الماضية تحسنا ملحوظا في برامج قاعدة البيانات من زيادة في حجم البيانات التي يسعها البرنامج, زيادة في طول اسم الحقل (في الماضي كان عشرة أحرف فقط), وزيادة في نوع المعلومات التي يمكن تخزينها (صور,صوت, فيديو), وسرعة في المقدرة على تصنيف البيانات واسترجاعها. كما حدثت أيضا زيادة في مقدرات التحليل الإحصائي وسهولة تطويع هذه البرامج للتعامل مع المبتدئين في مجال الحاسب لخدمة أغراض محددة.
واختيار البرامج سواء كان لمؤسسة حكومية أو لجهة أكاديمية يجب مراعاة الهدف من شرائه, نوعية التطبيقات المطلوبة, مقدرات البرنامج, التكلفة, وسهولة تعلمه و فهمه, والدعم من الشركة المنتجة للبرنامج. وقد شهدت السنوات الماضية تطورا ملحوظا في مقدرات برامج نظم المعلومات الجغرافية تمثلت في الكفاءة في إنجاز العمليات التحليلية, إضافة إمكانيات جديدة, و سهولة التعامل معها بالإضافة إلى انخفاض أسعارها عموما.
4- القوة البشرية (الأيدي العاملة)
تعتبر القوة البشرية جزءا هاما وعاملا أساسيا في نظم المعلومات الجغرافية وتشمل أعضاء هيئة التدريس, والفنيين, والمستخدمين "تسخير الحاسب لخدمة الإنسان وليس الإنسان لخدمة الحاسب". والنقاط التي يجب وضعها في الاعتبار بالنسبة للقوة البشرية تتعلق بالتعليم, والتدريب, والميزانية, والإ دارة, والأمن, والقانون, وكيفية التنسيق و تبادل المعلومات بين المؤسسات.
نسبة للطبيعة البينية لنظم المعلومات الجغرافية نجد أن القوة البشرية تضم أشخاصا من مختلف التخصصات من إداريين واقتصاديين ومبرمجين ومهندسين وجغرافيين. وكذلك نجد تفاوت في درجة التعليم فنجد بعض المختصين في نظم المعلومات الجغرافية ممن يحمل دبلوم أو درجة بكالوريوس والبعض الأخر يحمل شهادة عليا مثل الماجستير والدكتوراه. وللقيام بأي مشروع في مجال نظم معلومات الجغرافية لابد من إشراك كل العاملين في المؤسسة في خطوات تنفيذ المشروع من تحليل المتطلبات وتحديد الأهداف ودراسة الجدوى ودراسة الفائدة الاقتصادية من المشروع وعمل نموذج للدراسة وتحديد المتطلبات وطلب المقترحات من الشركات وتحديد أنسب المقترحات وفى وضع الخطة التنفيذية للمشروع.
قوة أي مؤسسة في نظم المعلومات الجغرافية تقاس بقوة قوتها البشرية في هذا المجال لذلك يجب وضع موجهات للتدريب والتشجيع والمكفأة وتنمية المقدرات الذاتية للقوة البشرية لمواجهة المتغيرات في مجال المعلومات الجغرافية.
5- المناهج التي تستخدم للتحليل المكاني
قوة وأهمية نظم المعلومات الجغرافية تكمن في مقدرتها على التحليل المكاني والإحصائي, والتحليل هو القلب النابض الذي بدونه لاحياة ولافائدة من المعلومات المجمعة والمنقحة. وهناك عدة مجالات يمكن تسخير نظم المعلومات الجغرافية لخدمتها وعلى سبيل المثال التحليلات التي تعتمد على عامل الزمان والمكان(تغير استعمال الأراضي), وتحديد مواقع جديدة (مصنع, مزرعة, ومدرسة), وأنسب الطرق بين نقطتين (نقل البضائع, وتوزيع الخطابات والحاويات,وما شابه ذلك), وتخطيط المدن,والشرطة والدفاع والدراسات الإستراتيجية. ولاستخدام نظم المعلومات الجغرافية لابد من وجود خطة مدروسة, وأهداف محددة, ومنهجية بحثية. ومعظم منهجيات نظم المعلومات الجغرافية تنبع من النظريات المتوافرة في الكتب والمراجع بجميع فروعها (طبيعية, بشرية, اجتماعية, اقتصادية, هندسية, صحية, مناخية, بيئية) حسب نوعية التطبيق
* جامعة الإمارات العربية المتحدة
المصدر: http://faculty.uaeu.ac.ae/myagoub
تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية في دراسات المياه
د. محمد يعقوب محمد سعيد*
تعتبر الماء عنصرأساسى في الحياة وأن حوالي 85% من دم الإنسان يتكون من ماء وما يدل على ذلك قوله تعالى (وجعلنا من الماء كل شئ حي) كما ذكرت الماء في آيات أخر في القران وكذلك العوامل التي تدخل في الدورة الهيدرولجية كالسحب, الأمطار, البرق, الرعد, والرياح. ولأهمية المياه فقد قامت هئية الينوسكو عام 1975 بطرح أول برنامج لدراسة المياه على مستوى العالم وكان هدفه ترشيد المياه و إداراتها من الناحية النوعية والكمية.
وبمقارنة المياه السطحية والجوفية نجد أن المياه الجوفية تمثل 80% من المياه الصالحة للشرب لذلك جاء الاهتمام بها لاسيما وأنها أقل تعرضا للتلوث كما هو الحال بالنسبة للمياه السطحية. وتلوث الماء له أثار اقتصادية واجتماعية, ففي دراسة أجريت بواسطة مؤسسة حماية البيئية الأمريكية أثبتت أن تكلفة تنظيف منطقة مياه جوفية ملوثة وصلت إلى 8,84 مليون دولار بالإضافة إلى ذلك قد تؤثر المياه الملوثة على صحة الإنسان وقيمة العقارات. وهناك حاجة ماسة لمزيد من البحوث حول المياه في دولة الإمارات العربية المتحدة لوجود حلول للطلب المتزايد للمياه نتيجة لزيادة السكان ومشاريع التنمية. فمثلا نجد أن كمية المياه المستهلكة في إقليم العين قد زادت من 39 إلى 49 مليون جالون مابين عامي 1995 و 1999.
نظم المعلومات الجغرافية
عبارة عن أدوات لجمع وإدخال,ومعالجة,وتحليل, وعرض, و إخراج المعلومات الجغرافية والوصفية لأهداف محددة. وهذا التعريف يتضمن مقدرة النظم على إدخال المعلومات الجغرافية (خرائط, صور جوية, مرئيات فضائية) والوصفية (أسماء, جدول), ومعالجة هذه المعلومات (تنقيحها من الأخطاء), وتخزينها,واسترجاعها, واستفسارها, وتحليلها (تحليل مكاني واحصائى), وعرضها على شاشة الحاسوب أو طباعتها على ورق في شكل خرائط, تقارير (جداول), ورسومات بيانية.
لقد شهدت السنوات الماضية اتجاها عاما إلى الاستفادة القصوى من نظم المعلومات الجغرافية في مجال دراسة المياه والتحليل الهيدرولجى وهذا واضح جليا من المقالات التي نشرت في المجلات العلمية, والكتب التي ألفت, والمؤتمرات العلمية التي عقدت وخاصة مؤتمر HydroGIS والذي بدأ في عام 1991 ثم بعد ذلك أصبح يعقد كل ثلاثة سنوات.
الفائدة الكبرى من تطبيق نظم المعلومات الجغرافية في مجال المياه تكمن في أنها تمكن العاملين في حقل المياه (الهيدرولجى, الهيدرولك, التجارة, القانون) من ربط المعلومات الجغرافية كالأحواض المائية بالمعلومات البيانية كالأمطار, منسوب ارتفاع المياه, واستخدام هذه المعلومات مع بعضها البعض لإجراء تحليلات للاستفادة منها في بناء السدود والخزانات, كما تساعد أيضا في دراسة حالة المياه الجوفية, الضخ الجائر, تدخل مياه البحر, وتأثير التجمعات السكانية على المياه. وتوجد برامج كثيرة تعمل بالتكامل مع نظم المعلومات الجغرافية, منها على سبيل المثال: ,CRWR-PreProcessor .WaterWay ,MIKE 11 GIS
كما يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية لإنتاج خرائط ملونة توضح درجة التلوث ومقارنة ذلك بالمواصفات المعتمدة من منظمة الصحة العالمية فمثلا إذا كانت قراءة الكلورايد في محطة قياس نوعية المياه قد تعدت 250 ميلغرام في اللتر فيمكن إعطاء هذه المحطة لونا أحمر لكي يدل على خطورة الموقف كما يمكن التعرف على أسباب هذه الخطورة بالنظر إلى مصادر التلوث حول المحطة (مصانع, نفايات, مبيدات زراعية, الخ).
و تطبيق نظم المعلومات الجغرافية في مجال دراسة المياه أخذ بعدا استراتيجيا خاصة وأن الماء في دولة الإمارات العربية المتحدة تعتبر من أكثر العناصر البيئية التي تحتاج إلى إدارة وترشيد. فعلى سبيل المثال نجد أن شركة أبوظبى الوطنية للحفر قد قامت باستخدام مزيج من الخرائط الورقية ,والتصوير الجوى, والاستشعار من بعد, والنظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) و نظم المعلومات الجغرافية لدراسة أحوال المياه بامارة أبوظبى. وفى هذه الدراسة سجلت كل الفحوصات الفيزيائية للماء ( درجة الحرارة, الرائحة و الطعم, اللون, الخ) و الفحوصات الكيماوية ( الرقم الهيدروجينى, الأوكسجين الذائب, الأوكسجين المستهلك حيويا, الأوكسجين المستهلك كيماويا, الخ) على قاعدة بيانات تدار بواسطة برنامج أروكل (Oracle) وتم وضع كل المعلومات الجغرافية (مواقع الآبار, الطرق, استخدام الأراضي, الجو لجيا) على برنامج (ArcInfo). وقد أجريت تحليلات في غاية الأهمية (تحديد الآبار الجوفية الصالحة للشرب, كمية المخزون الاستراتيجي), كما أنتجت خرائط وموزيك من القمر الصناعي الأمريكي لاندسات والقمر الصناعي الفرنسي اسبوت.
كما قامت شركة إمارة أبوظبى لتوزيع الماء والكهرباء بتمويل مشروع لإقامة نظم معلومات جغرافية, والأهداف من هذا المشروع يمكن تلخيصها فيما يلي:
- الاستفادة من نظم المعلومات الجغرافية في تحديد مسار خطوط الشبكة لتسهيل عملية الامتدادات والصيانة.
- تحديد مواقع الخزانات ومقارنة ذلك بطبوغرافية الأرض وإمكانية وضع خزانات جديدة في مواقع بحيث تعمل على النظام الانسيابي بدلا من الضخ مما يوفر الطاقة والوقود.
- تحديد مناطق الكثافة السكانية ومقارنة ذلك باستهلاك الماء والكهرباء والدخل وتوزيع الشبكة مما يساعد في تحديد أماكن الضغط العالي ووضع الاحتياطيات لذلك ومعالجتها.
وهناك مجهودات جبارة من هيئة إمارة الشارقة لتوزيع الماء والكهرباء بتمويل مشاريع لإقامة نظم معلومات جغرافية واستخدام تكنولوجيا الاستشعار من بعد. فقد اعتمدت الهيئة (يوليو 2001) برنامجا لاستخدام تكنولوجيا الاستشعار من بعد لدراسة المياه الجوفية بالمنطقة بالتعاون مع جامعة بوسطن بالولايات المتحدة الأمريكية. وسوف يقود هذا البرنامج الخبير المعروف في مجال الاستشعار من بعد (بروفسور فاروق الباز).
ونسبة للطلب المتزايد لكوادر مواطنة مؤهلة في مجال نظم المعلومات الجغرافية والمياه فقد اعتمدت جامعة الإمارات العربية المتحدة برنامج بكالوريوس وماجستير في مجال نظم المعلومات الجغرافية وبرنامج ماجستير في المياه , كما قام مركز زايد للبحوث بالتعاقد مع الخبير العالمي في مجال المياه (بروفسور تونى ألن-جامعة لندن) لإجراء بحوث وتأهيل كوادر مواطنة في مجال المياه. وواضح جليا من الحقائق السابقة الاهتمام المتزايد من الدولة بالمياه والتشجيع على البحوث وخاصة التي تدرس المياه من عدة زاويا (هندسية, اقتصادية, بيئية, إدارية, اجتماعية, قانونية, الخ).
* قسم الجغرافية, كلية العلوم الإنسانية والاجتماعية، جامعة الإمارات العربية المتحدة
المصدر : http://faculty.uaeu.ac.ae/myagoub