العلم زين فكن للعلم مكتسبا وكن له طالبا ما عشت مقتبسا
العلم يرفع بيتا لا عماد له والجهل يهدم بيت العز والشرف
تعلم فليس المرء يولد عالما وليس أخو علم كمن هو جاهل






منظومات المعلومات الجغرافية



يشهد العالم اليوم ثورةً شاملةً وتطوراً متسارعاً في مجال تكنولوجيا المعلومات information technology (IT) أدَّت إلى ظهور مجتمع جديد يسمى مجتمع المعرفة society of knowledge الَّذي عمل على تغيير معايير قياس التَّطوُّر الحضاري. كما أنَّ ظهور التقنيات الحديثة أحدث تغييراً ملموساً في تفكير الإنسان وفي نظام حياته، فبات يسعى جاهداً إلى اعتماد أساليب متطوِّرة تدعم اتخاذ قراره ليكون صائباً، وتمكِّنه من الحصول على معلومات كافية عن استفسار يهمه حول مسألة ما بدقَّة عالية وبأسرع وقت ممكن.

تُعد منظومات المعلومات الجغرافية Geographic Information Systems (GIS) من التِّقنيات الحديثة المهمة، إلا أنَّه لابدَّ من تكامل جميع العناصر الأساسية لاستثمارها استثماراً سليماً. وقد بدأت هذه المنظومات في كندا عام 1964 على يد روجر توملنسون R.Tomlinson، وفي فترة السَّبعينييات من القرن الماضي زاد عدد الشَّركات المتخصصة في برمجيات هذه المنظومات، ثم شهدت الفترة بعدها زيادة في الأموال المرصودة للهيئات الحكومية والشَّركات الخاصة بها، وكذلك زيادة في عدد المتخصصين وانخفاض في أسعار أجهزة الحاسوب والبرمجيات؛ مما أدى إلى تطور كبير في فعالية هذه البرمجيات وأدائها.

هنالك عدة تعريفات لمنظومات المعلومات الجغرافية، منها ما يأتي:

- هي حالة خاصة من نظم المعلومات تحتوي على قواعد بيانات تعتمد على دراسة التَّوزيع المكاني للظواهر والأنشطة والأهداف التي يمكن تحديدها في المحيط المكاني مثل النقاط والخطوط والمساحات، وهي تقوم بمعالجة البيانات المرتبطة بتلك النقاط أو الخطوط أو المساحات لجعل البيانات جاهزة لاسترجاعها من أجل تحليلها أو الاستعلام عن بيانات معينة من خلالها.

- هي نظام متكامل يستخدم في الحصول على البيانات وتخزينها والتَّحكم بها ثم تحليلها وعرض المعلومات المتعلقة بالطبيعة الجغرافية.

- هي عمليات تهتم بالخرائط ذات المقياس الكبير ويتطلب تنفيذها نفقات طائلة، وهي تُستخدم من قبل الحكومات والأقسام الإدارية والبلديات لهدف أساسي هو دعم السِّياسيين والإداريين لاتخاذ قرارات متوازنة فيما يتعلق بالموارد الطَّبيعية والبشرية.

- هي وصف عام لنظام يعتمد على الحواسيب الآلية، يعطي إمكانية تحويل البيانات والخصائص الجغرافية وتحليلها وعرضها.

يُمكن القول إنَّ منظومات المعلومات الجغرافية هي تقنية يستخدم فيها الحاسوب، مكوَّنة من البيانات والتَّجهيزات والبرمجيات والعمليات الَّتي تستخدم من أجل تحويل البيانات المتعلقة بسطح الأرض وتخزينها وربطها وتحليلها وعرضها بهدف مساعدة صانعي القرار والمخططين على إعداد الخطط الرَّشيدة.

1- مكونات منظومات المعلومات الجغرافية



الشكل (1) مكونات منظومات المعلومات الجغرافية


يُبيِّن الشكل (1) المكونات المطلوبة لإنجاز مهام منظومات المعلومات الجغرافية.

- الأشخاص: يطوِّر الأشخاص الإجراءات ويعرِّفون مهام المنظومات. والمستلزمات البشرية الضرورية لتنفيذ مشروعاتGIS هي:

- مدير مشروع GIS يجب أن يكون على معرفة بالتخطيط لاستخدام تطبيقات GIS وبكيفية اختيار تجهيزات وبرمجيات GIS، وتقديم الاستشارات لمستخدمي GIS والتَّواصل معهم، وإدارة عمل العناصر البشرية المطلوبة لهذه المنظومات وتنسيقها، إضافة إلى وضع الميزانية المناسبة للمشروع.

- مدير قواعد البيانات databases manager: يجب أن يكون على علم بتصميم قواعد البيانات لـ GIS وصيانتها وتحديثها وضبط جودتها ونوعيتها، ووضع خطة للحصول عليها وإخراجها وإنتاج الخرائط.

- مُعدّ الخريطة الرقمية digital map maker: يجب أن يكون على معرفة بمصادر البيانات المتوفِّرة ورقمنة digitizationالخرائط، وتحصيل البيانات من الصور الجوية والاستشعار عن بعد وأيضاً إدخال البيانات الوصفية للعناصر وتصميم الخرائط الرقمية وإنتاجها.

- مُشغل النظام system operator: يقوم بالإشراف على عمل تجهيزات منظومات المعلومات الجغرافية وبرمجياتها، وإجراء النسخ الاحتياطي لملفات البرامج والبيانات وتقديم الدعم الفني لمستخدمي المنظومات.

- مبرمج programmer: يستطيع برمجة عملية تحويل البيانات بين الأنظمة المختلفة وإعادة صياغتها، وكتابة برامج تطبيقية لمسألة محدَّدة في بيئة برمجيات هذه المنظومات وتخصيص customizing قوائمها بما يتناسب مع التطبيق.

- البيانات data: تُمثِّل القلب النابض لهذه المنظومات، وتؤثِّر دقَّتها وتوفُّرها في نتائج أي استعلام أو تحليل. تُقسم بيانات المنظومات إلى نوعين هما:

أـ البيانات المكانية spatial data: ترتبط بجملة إحداثيات جغرافية أو مستوية، ومصدرها الخرائط أو القياسات الحقلية وتُمثَّل بإحدى النموذجين الآتيين:

-نموذج البيانات الشعاعية vector data model: وهي عبارة عن تراكيب من نقاط وخطوط وعناصر سطحية. تحوَّل الخرائط الورقية إلى شكلها الرقمي عن طريق المرقِّمة البيانية digitizer الحاوية على قرص لاختيار النِّقاط أو مباشرة على شاشة الحاسوب باستخدام الفأرة والبرامج الخاصة بذلك.



الشكل (2) فرز البيانات المكانية إلى عدة طبقات


- نموذج البيانات المتريسية raster data model: يستخدم هذا النَّموذج عناصر الصُّورة pixels أو شبكة خلايا لتمثيل البيانات المكانية وتخزينها. تحوَّل الخرائط الورقية والصُّور إلى هذا النموذج بوساطة الماسح الضوئي scanner.

تُجمع البيانات المكانية في الخريطة الرقمية بعدَّة طبقاتlayers (الشكل 2) بهدف التَّغلب على المشكلات التقنية الناجمة عن معالجة كميات كبيرة من البيانات دفعة واحدة، تُعرَّف الطبقة بأنَّها تصنيف منفصل لنوع من السمات feature المكانية.

ب ـ البيانات الوصفية attribute data: تحتوي على بيانات تفصيلية مثل بيانات العقارات (أسماء مالكيها ومساحتها والمنطقة العقارية وحقوق الارتفاق) وهي تخزَّن ضمن جداول إلكترونية تتكوَّن من السجلات records، التي تشتمل على عدَّة حقول fields. تُصنَّف البيانات الوصفية إلى:

(1) بيانات نوعية qualitative كاسم المنطقة العقارية وحقوق الارتفاق، تتضمن عملية تصميم قواعد البيانات الوصفية الخطوات الآتية:

- تحليل آلية العمل (business process) وبنية البيانات المتوافرة.

- وضع النموذج المنطقي (logical model) الذي يُوضِّح كيفية توضُّع البيانات ضمن جداول معينة والعلاقات بينها.

- تعيين النموذج الفيزيائي (physical model) الذي يبيِّن مكان البيانات وتخزينها في نظام ملفات محدَّد وإجراءات الصيانة والنسخ الاحتياطي.

(2) بيانات كمية (quantitative) كمساحة العقار وعدد الخرائط في المنطقة العقارية… الخ.

- التجهيزات hardware: تتكوَّن تجهيزات منظومات المعلومات الجغرافية من الحواسيب التي يجب أن تتصف بسرعة معالجة عالية وقدرة كبيرة على تخزين البيانات، وكذلك وسائل إدخال البيانات input devices كلوحة المفاتيحkeyboard والمرقِّمة البيانية digitizer والماسح الضوئي scanner، ووسائل إخراج البيانات كشاشة العرض monitor والراسمة الملونة color plotter والطابعات printers.

- البرمجيات software: عبارة عن برمجيات GIS إضافة إلى برمجيات قواعد البيانات وبرمجيات التَّصميم بمعونة الحاسوب Computer Aided Design (CAD) وغيرها. ويُعد برنامج ArcGIS وGeoMedia من أهم برامج GIS، وهذا لا يعني بالضرورة أنَّه الخيار المناسب إذا كانت الوظائف المطلوبة في المشروع متوفرة في برنامج أسهل وأقل كلفة. وهناك أيضاً برنامج خرائط أوتوكاد AutoCAD Map الذي يجمع بين إمكانات GIS وقدرات CAD.

- التحليل analysis: إن الهدف الأساسي من منظومات المعلومات الجغرافية هو إجراء الاستفسارات والتَّحاليل على البيانات المتوافرة بهدف دعم اتخاذ القرار لمسألة محدَّدة.

وتشتمل النقاط الآتية على أهم أنواع الاستفسارات الممكنة في GIS:

1- الاستفسار عن الموقع location question: أي الإجابة عن السُّؤال «ماذا يوجد في موقع محدَّد...؟ من يملك قطعة الأرض في موقعٍ ما».

2- الاستفسار الشرطي conditional question: بمعنى «ما هي المواقع التي تحقق شروطاً معينة؟» كالاستفسار عن الأراضي المخصصة للاستخدام الصناعي.

3- الاستفسار عن التغيرات trendy question: وهو إعطاء جواب للسؤال «ما هي التَّغيرات الَّتي حدثت في موقع ما مع مرور الزمن؟» كالاستفسار عن مساحة الأرض التي تحولت من مناطق زراعية إلى سكنية خلال عشر سنوات في منطقة ما.

4- الاستفسار عن الأنماط patterns question: توضيح كيفية توزع نمط ظاهرة محددة كالسؤال عن علاقة انتشار مرض ما بالقرب من أحد مصادر المياه أو منشأة صناعية.

5- الاستفسار عن النموذج model based question: أي تحديد النتائج الناجمة عن تطبيق نموذج أو عدَّة نماذج على موقع، ويصاغ هذا النوع من الاستفسارات بالعبارة «ماذا لو… What if» كالاستفسار عن مساحة الأراضي الواجب استملاكها فيما لو اعتمد مسار خط توتر عالٍ في المنطقة.

2- مقوِّمات نجاح مشروعات منظومات المعلومات الجغرافية

تعدّ المقوّمات الآتية من العوامل الرَّئيسية المهمة في نجاح مشروعات هذه المنظومات:

- وضع تصور محدَّد لمشروع المنظمة، والتَّخطيط الجيد له: تُعدّ قدرة القائمين على هذا المشروع من تعريف الموضوع والهدف والغاية ومكوناته أحد أهم أسباب نجاحه.

- تحصيل البيانات: تحتل كلفة تحصيل البيانات نحو 80% من الكلفة الكلية لمشروعات GIS، ولهذا يجب إعطاء أهمية كبيرة لاختيار البيانات المطلوبة وتصنيفها.

- صيانة قواعد البيانات: خاصة فيما يتعلق بالمحافظة على جودة البيانات وتحديثها المستمر.

- الاستفادة من الخبرات consensus of supporters: يجب أن يكون هناك تعاون من قبل أعضاء فنيين ومهندسين آخرين مع الأشخاص القائمين على مشروعات GIS.

- تخصيص برمجيات customizing software: قد لا تفي برمجيات GIS المتوافرة في الأسواق بالغرض بالنسبة لتطبيقات معينة؛ لذا يجب العمل على تطويرها بما يتناسب مع التطبيقات المطروحة.



الشكل (3) تصنيف رئيسي لتطبيقات منظومات المعلومات الجغرافية


- المشاركة بين البيانات data sharing: تُخفض هذه العملية الكلفة الكلية لتحصيل البيانات وتُعزز استخدام قواعد البيانات.

- التأهيل والتدريب education and training: للتأهيل والتدريب أهمية كبيرة لفهم أسس منظومات المعلومات الجغرافية والهدف منها والتِّقنيات الضرورية لها بغية تنفيذ مشروعاتها على الوجه الصَّحيح.

3- تطبيقات منظومات المعلومات الجغرافية

تتميز منظومات المعلومات الجغرافية حالياً بفعالية أكثر مما كانت عليه، إضافة إلى انتشارها الواسع وتلبيتها جميع متطلبات العمل في مجالات كثيرة الأمر الذي جعل ميادين استخدامها لا حصر لها. يُمكن عموماً وضع تصنيف رئيسي لتطبيقاتها اعتماداً على عدد مستخدميها والدقة المطلوبة وبالتالي كلفتها وفعاليتها. يُمثَّل هذا التصنيف هرمياً، حيث الهرم مقسم إلى عدَّة شرائح تُعبِّر كل منها عن مجال من مجالات استخدامها (الشكل 3). ويزداد عدد مستخدميها كلما قلت الدقة المطلوبة في المشروعات (الانتقال من رأس الهرم إلى قاعدته وبالتالي تكون الكلفة والفعالية أقل، وعليه تزداد التَّطبيقات صعوبة وتعقيداً وكلفةً بالانتقال من قاعدة الهرم إلى رأسه.

إن إدخال منظومات المعلومات الجغرافية في مراحل التعليم في سورية يفتح آفاقاً جديدة في فهم العلوم الجغرافية وكيفية إنتاج الخرائط المختلفة والتعرف على تطبيقات هذه المنظومات في مجالات أخرى، إضافة إلى التَّواصل الفعَّال بين المؤسسات التعليمية والمنظمات والهيئات العاملة بهذه التقنيات.