الخلفية العلمية لنظم المعلومات الجغرافية

مقدمة
يستطيع المستخدم المهتم بمختلف علوم الأرض عامة وبالعلوم الجغرافية بوجه خاص التحقق من وجود عدد كبير من نظم المعلومات الجغرافية المنتجة من عدد كبير في الشركات المتخصصة . بالرغم من ذلك فإن برامج شركة ESRI التي طورت سلسلة الـ ArcView وسلسلة الـ ArcInfo والمنتشرة بشكل موسع في مختلف جامعات المملكة العربية السعودية ومراكزها العلمية ما تزال هي الحائزة على رضاء المستخدمين وتنافسهم في تشغيل هذه البرامج والعمل عليها بشكل كبير وملاحظ. وأدى استخدام نظم المعلومات الجغرافية بشكل موسع إلى جعل العلوم الجغرافية أكثر ديمقراطية وجعلت الإنسان العادي يعلم أهمية التوقيعات المكانية ويهتم بالإرجاع الجغرافي للعناصر ولمكونات سطح الأرض المختلفة إن كانت طبيعة أو بشرية أو اقتصادية وباتت عمليات الـ Georeferencing أي العمليات الخاصة بالتعريف الاحداثي المتكامل للعناصر المادية وللأحدث الجارية على سطح الأرض مهما كان زمن حدوثها، من المرتكزات الأساسية بل الجوهرية في تمييز العمل على نظم المعلومات الجغرافية وخاصة منها نظم الـ Arc view ونظم الـ Arc Info المتقدمة التي تجاوز إصدارها الـ 9 ، وذلك دون إهمال للأهداف الرئيسة المتوخاة من جراء استخدام هذه النظم في مختلف المجالات التابعة لعلوم الأرض أو المجالات التقنية أو الفنية التي تعبر عن احتياجات مختلف البلديات والهيئات العاملة في مجال البنية التحتية والخدمية للأراضي الحضرية والريفية داخل البلد الواحد . الأهمية الكبيرة لنظم ESRI وإمكاناتها الفريدة ، جعلت دول العالم قاطبة تتعامل مع هذه النظم بشكل تدريجي ولا أدل على ذلك لو اعتبرنا عدد المؤتمرات والندوات العلمية عن نظم المعلومات التي تعقد سنويا في مختلف أجزاء العالم لمناقشة التطورات الحاصلة في تطبيقات هذه النظم وإمكاناتها، ناهيكم عن عدد الدورات العلمية التعليمية الرسمية وغير الرسمية عن هذه النظم ، التي تقدمها ممثليات شركة اسري أو مختلف المراكز العلمية والجامعات . ومما هو جدير بالذكر أن بعض المتخصصين ذهب للقول بأن نظم المعلومات الجغرافية تعتبر من أهم أدوات زمن العولمة وأنهم يقصدون من وراء ذلك تحجيم انتشار هذه النظم بشكل أو بآخر في المنطقة العربية ، مستندين بذلك إلى تخوف " العامة " من كلمة العولمة والنظرة السلبية " لعصر العولمة " التي أرادها البعض . ليس المقصود هنا مناقشة هذا العصر بسلبياته وإيجابياته بقدر ما نريد القول بأن نظم المعلومات الجغرافية لا يمكن أن تكون إلا أداة علمية هامة لمختلف العاملين عليها من فنيين وباحثين ومتخصصين وذلك أخذاً بعين الاعتبار مخرجات هذه النظم وإمكانية تغيير هذه المخرجات على ضوء التغيرات التي قد تحدث في قواعد البيانات الأساسية المستخدمة بداية في " المهمة الأولية " التي أرادها المستخدم.

الفروق الأساسية بين نظم المعلومات والكارتوغرافيا التقليدية

سارع المتخصصون في نظم المعلومات الجغرافية بتأكيد أن هناك اختلاف بين نظم المعلومات الجغرافية ونظم المعلومات الكارتوغرافية أو الخرائطية حيث أن هذه الأخيرة هي غير مجهزة أو مؤهلة لأن تقيم علاقات تفاعلية أوتوماتيكية بين المخرجات وقواعد بياناتها – بينما نظم المعلومات الجغرافية تقدم هذا التفاعل! وبشكل جوهري نعتقد بأن الفارق الرئيسي يكمن في عملية "الإرجاع الأحداثي" أي ربط أي عنصر كارتوغرافي بإحداثياته الحقيقية على سطح الأرض حسبما ذكرنا سابقاً بالإضافة إلى الميزة التفاعلية بين المخرجات وقواعد بياناتها وسرعة الانجاز التي توفر الوقت الكثير. ولعل السؤال الكبير الذي يطرح نفسه هنا هو الى أي حد ثؤثر الخلفية الكارتوغرافية لمستخدم نظم المعلومات في إنجاح العمل على هذه النظم وتقديم أعمال متطورة خاصة بعد أن تحولت نظم المعلومات الجغرافية إلى أدوات تدرس في مختلف أقسام علوم الأرض : الجغرافية ، والجيولوجية ، والبيئة ، والهندسة الطبوغرافية والجيوديسيا وحتى علوم الأرصاد الجوية . وقبل أن نجيب على هذا السؤال يجب أن نعدد هنا العوامل التي تسمح لمستخدم النظم بتقديم عمل علمي متطور ونحن هنا نبعد المستخدم الفني لنظم المعلومات الجغرافية الذي يعني استخدامه لهذه النظم أشياء فنية بحته تتلخص بعمليات ال Editing على سبيل المثال لا الحصر : - توقيعات الملكيات العقارية . - الشبكات الفنية : الاتصالات السلكية ، شبكات المصارف ، شبكات جر المياه، شوارع المدن، نقاط توزيع المياه ، الإرشادات المرورية ... الخ العمل في النواحي الفنية لا يتطلب إبداعاً أو أصالة فكل ما هنالك أجراء عمليات توقيع لهذه العناصر الفنية المختلفة داخل حدود المنطقة الحضرية أو الإقليم الريفي المراد إنشاء قواعد بيانات له بواسطة النظم... وبسرعة نقول أن مثل هذه الأعمال تكتنف على أهمية بالغة للجهة الرسمية أو الإدارية أو الفنية التي تقوم بها من اجل تحديث الأرشيف والحصول على ربط فعّال للعنصر الفني مع المكان أي توقيعاً خرائطياً عالي الدقة يسمح فيما بعد بتطوير عناصر هذه الشبكات أو عناصر البنيات التحتية المختلفة أو إكمال نواقصها لأجل تقديم أفضل أنواع الخدمات الصاعدة أو النازلة من وإلى مختلف المجالات الحضرية أو الريفية.

الفروق بين النظم الآلية والكارتوغرافيا اليدوية

لا يغيب عن ذهن المتخصصين بأن نظم المعلومات الجغرافية قد تم تصميمها أخذاً بعين الاعتبار مختلف القواعد والنظريات الكارتوغرافية أي المنبثقة من علم الخرائط. في هذه الأثناء وعلى سبيل التذكير لا الحصر فإن هناك عدد من الفروق الجوهرية بين نظم المعلومات الجغرافية والكارتوغرافيا اليدوية أدت في المرحلة الأولى " التي نعيش بها الآن " إلى الهجر الخاطئ للكارتوغرافيا اليدوية والتوجيه مباشرة نحو " الآلة " أي نحو الاستخدام المباشر لنظم المعلومات الجغرافية ... وهذه الفروق هي:-1) يتم بناء أي عمل خرائطي بشكل مسبق على الورق وباستخدام الأقلام العادية لتصميم المنهجية الكارتوغرافية والتعرف على طرق التمثيل التي ستستخدم، قبل الشروع في الجلوس مطولا على الموائد المعدة للعمل الكارتوغرافي للتنفيذ.2) يقوم تصميم "اللاير" أو الطبقة في نظم المعلومات الجغرافية أو إنشاء اللاير على نوعية العنصر الكارتوغرافي المستخدم أي : النقطة ، الخط ، أو المساحة – أي أن اللاير الواحد يجب أن تكون عناصره جميعاً مكونه من عناصر كارتوغرافية ترسم بالنقطة أو بالخط أو المساحة ولا يمكن للاير ما أن يجمع بين عناصر كارتوغرافية ترسم بالنقطة أو بالخط مثلاً. خلافاً عن ذلك يقوم تصميم اللاير في الكارتوغرافيا اليدوية على اللون وبالتالي فإنه يخصص لاير واحد لكل لون وهنا يتم تمثيل كافة العناصر الكارتوغرافية ذات اللون الواحد على لاير اللون الخاص بها . 3) توفير الزمن بشكل كبير : يلاحظ بان الباحث المتمكن يستطيع تنفيذ عمله بواسطة النظم بخلال ساعات من العمل بعد الانتهاء من تصميم قواعد البيانات، بينما كان يتطلب تنفيذ عمل كارتوغرافي أياما" بل أشهراً بالإضافة إلى ضرورة تدرب الباحث على استخدام المعدات المهنية الأصلية الخاصة بالعمل الكارتوغرافي وليس قلم " الرابيدوغراف" المعروف والمستخدم على نطاق واسع. 4) استخدام اللون كان اختياريا" وحسب طبيعة ونوعية العمل المطلوب انجازه في الكارتوغرافيا اليدوية – أما في نظم المعلومات الجغرافية فاللون أصبح من الأسس الكارتوغرافية أو من ركائز الترميز . 5) تطور الاعتماد على " الترميز الآلي أو التلقائي " أي قبول نتائج الأولية للمعالجة الكارتوغرافية التي يقدمها النظام من قبل الباحث كما هو عليه دون تغيير يذكر! بينما في الكارتوغرافيا اليدوية فإن الترميز يعتبر عالماً قائماً بذاته يتبع له أكثر من 80% من النظريات والقواعد الكارتوغرافية – ناهيكم عن ضرورات تطويع الباحث لنظريات وقواعد استخدام الألوان حسب طبيعة المتغيرات والعناصر الكارتوغرافية وعلاقاتها المكانية مع الحيز الكارتوغرافي لأساس الخريطة. الاعتماد الخاطئ على الترميز الآلي لا يسمح بتقديم عمل علمي جيد ويعبر عن عدم تمكن المستخدم وعن خلفيته الكارتوغرافية الضعيفة والجهل بأن الترميز الآلي وجد لأنه ليس للكمبيوتر قدرة على التفكير والمحاكمة والمناقشة! نستدل من هذه النقطة الأخيرة بان لنظم المعلومات الجغرافية شروطوقواعد للاستخدام ويأتي على رأسها أن يكون للمستخدم خلفية علمية كبيرة بشروط وقواعد الترميز واستخدام الألوان وبشروط وقواعد وأصول المعالجة الكارتوغرافية للبيانات بعد قولبتها داخل القواعد الخاصة بالنظم. وتعتبر أخيراً قواعد تصميم الخرائط وخاصة فيما يتعلق "بأساس الخريطة" وطرق تمثيل المتغيرات من الضرورات الملحة التي يجب أن يتمرس عليها مستخدم النظم بشكل مسبق.

سلبيات الترميز الآلي أو التلقائي
لا يمتلك الحاسب الآلي قدرة التفكير وهو دائماً يطرح الأسئلة الكثيرة من خلال نوافذه من اجل أن يتمكن من تنفيذ ما هو مطلوب ...! الكارتوغرافيا هي علم وفن ... ! ويتجلى فن الكارتوغرافيا ليس فقط من خلال مرحلة تصميم الخرائط، بل ومن خلال عمليات استخدام الرموز والألوان والنصوص التي تعتبر في غاية الأهمية في الكارتوغرافيا الموضوعية الجغرافية. تقدم نظم المعلومات الجغرافية ما عندها من قوائم الرموز الخطية والنقطية والمساحية ومعظم هذه الرموز يؤدي الغرض الذي أنشأت من أجله أساسا" أي " ترميز العناصر الفنية وعناصر البنية التحتية ". وغالباً فيما يتعلق بالعمل الجغرافي أي بالعمل القاضي بترميز المتغيرات الجغرافية الطبيعية والبشرية والاقتصادية فإن مجموعة الرموز المتوفرة داخل القوائم لا تفي بالغرض( مثال الرموز المستخدمة في الجيومورفولوجيا وكذلك رموز خرائط الأرصاد الجوية) إذا رغبنا التقيد بقواعد استخدام الرموز أو بقواعد الترميز التي تعتبر لها المكانة الأولى في العمل الكارتوغرافي العلمي الفني الجيد . الكارتوغرافيا هي في حد ذاتها لغة للتعبير عن العلاقات المكانية ولا يجب الخطأ في استخدام قواعد هذه اللغة – هو كمن يخطئ في استخدام قواعد لغته الأم – وبالتالي لا مجال لتطويع الكارتوغرافيا وأصولها وقواعدها ونظرياتها وغض النظر عنها بحجة الاستخدام العاجل لنظم المعلومات الجغرافية – خاصة وأن لهذه النظم إمكانات داخلية تسمح لمستخدمها بإنشاء وتطوير رموز جديدة غير متوفرة أساساً داخل النظم لكي يتم بموجبها تصميم رمز جديد أو اشتقاق رمز آخر عن طريق دمج رمزين متوفرين أو أكثر مع بعضها أو عن طريق اشتقاق جزئية من رمز متاح . وهنا نفهم بأن العارف بالأصول الكارتوغرافية قادر على تطويع النظم لقواعد وأصول الكارتوغرافيا ونظرياتها وليس العكس. إمكانية تفادي سلبيات الترميز الآلي أو التلقائي تفرض على المستخدم العلمي وليس على المستخدم الفني للنظم وتتطلب من المستخدم العلمي أن يتمتع بخلفية علمية كبيرة تتعلق إذن بأصول وقواعد علم الكارتوغرافيا وأن يكون ضالعاً في عمليات تصميم الخرائط الموضوعية الخاصة بمختلف العلوم الجغرافية أو على الأقل للعلم الجغرافي الذي تخصص به. و يفترض أنه بالإضافة إلى ضرورات الدراسة المسبقة لعلم الكارتوغرافيا بشكل معمق قبل استخدام النظم فإن على المستخدم العلمي لهذه النظم أن يكون عارفاً " بالمنهجيات الكارتوغرافية " الحديثة الخاصة بمجموعة العلوم التي تخصص بها : العلوم الجغرافية إن كان جغرافياً ، العلوم الجيولوجية إن كان جيولوجياً ، علوم البيئة إن كان متخصصا" بعلم البيئة ... وهكذا . وتعّرف "المنهجية الكارتوغرافية " بعبقرية استخدام مختلف الطرق الكارتوغرافية لتمثيل المتغيرات الخاصة بموضوع خرائطي ما . وهنا وبالاعتماد على هذا التعريف نستطيع أن نتخيل الدور الذي ستقوم به الخلفية الكارتوغرافية لدارس الكارتوغرافيا في مساعدته على تطوير عمل كارتوغرافي متطور وفني وأصيل باستخدام النظم الحالية التي أصبح الجميع يتغنى بها لإنتاج أعمال ما زلنا نرى بها البساطة والعنصرية .
البنية العامة لمجموعة المعارف التي يمكن أن تشكل الخلفية العلمية الكارتوغرافية المناسبة والمسبقة لاستخدام النظم

بغض النظر عن أهمية الموضوعات الأساسية المتعلقة بالمقياس والمساقط والإحداثيات فإن علم الكارتوغرافيا يجب أن يبني خلفية المتخصص بكافة علوم الأرض المذكورة سابقا" وليس فقط خلفية الجغرافي، من أجل أن يتمكن في النهاية من تصميم وتنفيذ خرائط موضوعية لتخصصه الدقيق ذات مستوى عال من الدقة والعلمية والذوق . وهنا نؤكد ضرورة أن تبني المعرفة الكارتوغرافية لمختلف الدارسين لعلوم الأرض(1) حول النقاط الرئيسية التالية: أ) طرق تمثيل المتغيرات : 1. طريقة تمثيل المغيرات المساحية الكمية .2. طريقة تمثيل المغيرات المساحية النوعية . 3. طريقة تمثيل المتغيرات الموضعية أو النقطية الكمية . 4. طريقة تمثيل المتغيرات الموضعية أو النقطية النوعية . 5. طريقة تمثيل المتغيرات الخطية الكمية . 6. طريقة تمثيل المتغيرات الخطية النوعية . 7. طريقة التمثيل بواسطة النقطة الكارتوغرافية أو النقطة الكمية . ب) طرق وقواعد استخدام الألوان ج) طرق وقواعد الترميز وهي : 1. قواعد واستخدام الرموز المساحية الكمية أو رموز النسبة المئوية 2. قواعد واستخدام الرموز المساحية النوعية حسب تصنيفها الدولي . 3. قواعد استخدام الرموز الموضعية الكمية " الدائرة ، المربع ،المستطيل ، المثلث ... الخ 4. قواعد استخدام الرموز الموضعية النوعية حسب تصنيفها الدولي . 5. قواعد استخدام الرموز الخطية الكمية . 6. قواعد استخدام الرموز الخطية النوعية . 7. أصول استخدام النقطة الكارتوغرافية أو النقطة الكمية . ويرتبط بمجموع النقاط المذكورة أعلاه مجموعة الأصول والقواعد الخاصة بإنشاء وتصميم أسس الخرائط وقواعد تصميم اللاير أو الطبقات مثال : 1. مفهوم متغيرات الأساس : وهو المتغير الذي يتبع عناصر أساس الخريطة والذي لا يستغنى عنه للتمثيل الكارتوغرافي – مثال : محطات الرصد الجوي في خريطة مناخية أو شبكة الطرق في خريطة حضرية . 2. مفهوم المتغير المساعد : وهو المتغير الذي لا يعتبر من عداد المتغيرات الرئيسة الداخلة في العمل الكارتوغرافي، ويتم اختياره لتفسير التوزيعات الجغرافية وإيضاح العلاقات المكانية للمتغيرات الرئيسية موضوع العمل الكارتوغرافي – مثال: اعتماد تمثيل مرافق الخدمات الصحية وخدمات الدفاع المدني ومراكز الشرطة داخل خريطة الخدمات التعليمية لمدينة ما علما" بأن هذه المتغيرات ليست من عناصر الخدمات التعليمية وذلك من أجل جعل العمل الكارتوغرافي أكثر كمالا" لأن القارىء سيتمكن من خلال توزيعات الخدمات الصحية والدفاع المدني تفسير التوزيعات الحالية للخدمات التعليمية. مثال آخر : استخدام منحنيات الكنتور على الأساس الكارتوغرافي لخريطة مناخية ... الخ . 3. مفهوم المتغير البساطي وهو من المتغيرات الرئيسة لموضوع الخريطة الداخلة في العمل الكارتوغرافي والذي يتم اختياره من بينها ليشكل أرضية أو "البساط" الذي سيحمل فوقه تمثيل باقي المتغيرات الأخرى التي ستمثل بطرق تمثيل مختلفة عنه تماما" مثال: تمثل استخدامات الأراضي بطريقة التمثيل المساحي النوعي شريطة استخدام رموز مساحية نوعية قليلة الكثافة والثقالة وأن يختار لها ألوان باهتة أو فاتحة، لكي نتمكن من تمثيل مرافق الخدمات فوقها بطرق التمثيل الموضعي حيث سيختار للرموز الموضعية ألوانا" غامقة مما يؤدي الى تنشيط الخاصية الستريوبصرية للألوان وبالتالي السماح بقراءة جيدة للخريطة بعد طباعتها.يتضح الآن بأن استخدام نظم المعلومات الجغرافية لعمل علمي كارتوغرافي دقيق يتطلب التوجه نحو مفهوم الكارتوغرافيا التركيبية أي الكارتوغرافيا غير العنصرية أو الكارتوغرافيا التي تؤدي الى تصميم خرائط تحمل عددا" من المتغيرات الرئيسة التي يسمح تمثيلها كارتوغرافيا" اظهار تفاعلاتها البينية المشتركة حسب علاقاتها المكانية وضرورة الأخذ بها والابتعاد عن مفهوم الكارتوغرافيا البسيطة ، أو العنصرية اللا علمي، ويمكن أن نقدم تعريفا" لكل منها كما يلي:-الكارتوغرافيا التركيبية: تتمثل بالعمل الكارتوغرافي الذي يستخدم الألوان بالضرورة ويقوم على تمثيل أكثر من متغير رئيسي واحد على أساس كارتوغرافي ونجد واضحاً في بنية هذا العمل مفهوم متغير الأساس والمتغير المساعد والمتغير البساطي .الكارتوغرافيا البسيطة أو العنصرية : أي عمل كارتوغرافي أولي يمثل متغيراً واحداً على أساس كاتوغرافي وهو بالضرورة عملاً ضعيفاً بأحداثه العلمية على مستوى
الاستثمار البحثي
مضت سنوات قليلة كنا نؤمن بها بان على كافة المتخصصين في العلوم الأصولية إتقان علم وفن الكارتوغرافيا، خاصة منهم المتخصصين في العلوم الجغرافية " لا جغرافية دون خريطة "! ولان الجغرافية علم للعلاقات المكانية كان علم الكارتوغرافي علماً مساعدا" من الطراز الأول لبيان وتشخيص هذه العلاقات المكانية، وأدى ذلك إلى جعله علماً يهتم به كافة المتخصصين في كافة الفروع الجغرافية. كيف لنا أن نتخطى علم الكارتوغرافيا لأساليب أخرى ترتكز ارتكازاً كبيراً على قواعد وأصول الكارتوغرافيا وهو نظم المعلومات الجغرافية – ليس المطلوب أن نطور "عارفا" بتشغيل نظام المعلومات الجغرافية بقدر ما هو مطلوب أن نطور متخصصاً قادراً على استخدام هذه النظم بشكل علمي وفعّال بالمعنى الحقيقي للكلمة. وهكذا نستطيع إطلاق برامج قادرة على الاستغلال الأمثل للنظم والبدء بتطوير مشاريع يعمل عليها عدداً من الأقسام الجغرافية داخل أراضي المملكة العربية السعودية كمشروع الخريطة المناخية ، أو مشروع الخريطة السكانية ، أو مشروع خريطة استخدام الأراضي، أو مشروع خريطة الطرق والمواصلات ... الخ أصول التدرب على استخدام نظم المعلومات الجغرافية يعني أولاً وأساساً القبول بأن هذه النظم هي أداة وبأن استخدامها يجب أن يرتكز على أصول وقواعد ونظريات علم الكارتوغرافي الذي أبدعه رجال الجغرافيا ، وكما أن العمود الفقري للعلوم الجغرافية وبشكل أوسع لعلوم الأرض هو الخريطة فإن العمود الفقري لنظم المعلومات الجغرافية هو الكارتوغرافيا من ألفها إلى يائها . الدعوة إذن باتت واضحة وهي أن يتم وضع النقاط على الحروف ونعلم بعد هذه الفترة الثرية من حمى النظم التي اعترت مختلف أقسام الجغرافية خاصة في الوطن العربي بأن النظم ما هي إلا أداة يتطلب الإبداع في استخدامها أن نكون متمسكين بأصول علومنا وأن نتدرب أساساً على تصميم الخرائط وقواعد بياناتها قبل أن نتدرب على التنفيذ .
المراجع العربية
موجي، شريف، (1989)، مستويات الذكاء في نظم المعلومات الجغرافية، مجلة الكمبيوتر، العدد 33، ص 31-33.العنقري،خالد، (1990)، تطبيق نظم المعلومات الجغرافية،دراسة تحليلية،رسائل جغرافية، العدد 134، الجمعية الجغرافية الكويتية.السحاب، أحمد محمد،(1990)،نظم المعلومات الجغرافية: خصائصها وبعض مجالات استخدامها، البلديات،6 ، 21 ، ص 30-35 .
المراجع الأجنبية
ESRI,(2001),Editing in ArcMap, Esri, 380 New York street, Redlands, CA, USA.ESRI,(2001),Using Arc Gis Spatial Analyst, 380 New York street, Redlands, CA, USA.ESRI,(2001),Using Arc Gis Geostatistical Analyst, 380 New York street, Redlands, CA, USA.ESRI,(2001),Using Arc Toolbox, 380 New York street, Redlands,CA, USA.ESRI,(2001),Building a Geodatabase, Esri, 380 New York street, Redlands, CA, USA.ESRI,(2001),Using Arc Catalog, Esri, 380 New York street, Redlands, CA, USA.

المصدر : للاطلاع

http://www.gisclub.net/vb/showthread.php?t=449

دور الاستشعار عن بعد في تحديث الخرائط الطبوغرافية العسكرية والمدنية

الاستشعار عن بُعد هو العلم والفن الذي ُيستخدم للحصول على معلومات حول هدفٍ ما، أو منطقة أو ظاهرة معينة من خلال تحليل المعلومات التي حُصل عليها بواسطة جهاز استشعار لا يلامس هذه الأهداف المراد التحقق منهاLillesand and Kiefer, 1999). ) . وقد عُرفَ الاستشعار عن بُعد كمصدر معلومات مهم يُستخدم في تحديث الخرائط. والآن مع التقدم التقني الإلكتروني والثورة الكبرى للحاسب الآلي التي بدورها تساهم في معالجة الصور الفضائية أصبح تحديث الخرائط أمراً سهلاً وممكناً، خصوصاً أن الصور الفضائية تُخزن رقمياً Digital وبذلك تكون سهلة المعالجة والتخزين والاستعادة وعرض المعلومات.و قبل أن نخوض في تحديث الخرائط سنعطي نبذة مختصرة عن تاريخ الاستشعار عن بُعد ومفهومه.1

- تاريخ الاستشعار عن بُعد:تاريخ الاستشعار عن بُعد Remote Sensing بدأ مع ابتكار التصوير الفوتوغرافي (التصوير الضوئي) عام 1839م. وفي بداية عام 1840م أيد مدير المرصد الفرنسي في باريس استخدام التصوير الفوتوغرافي للمسح الطبوغرافي Topographic Surveying ومن ذلك الوقت ازدهر التصوير الفوتوغرافي بواسطة استخدام البالون والطائرات الورقية في ذلك الوقت التي كانت تُستخدم في الحصول على الصور الجوية وذللك تقريباً عام 1882م. وكان أشهر المصورين الذين استخدموا تلك الأشياء الأمريكي لورنس Lawrence الذي علق كاميرات ضخمة لالتقاط صور جوية فوق المدن. وفي عام 1903م ابتكرت الطائرة على يد الإخوين رايت (right) ولم تستخدم الكاميرات عليها إلا في عام 1909م في رحلة قام بها الأخوان رايت في إيطاليا. وبعد ذلك مع نشوب الحرب العالمية الاولى أصبحت الصور الجوية شيئاً أساسياً للاستطلاع الجوي العسكري. ولكن التقدم الكبير في التصوير الجوي Aerial Photography وتفسير الصور الجوية photo-interpretation أتى مع بداية الحرب العالمية الثانية والتطور العسكري في ذلك الوقت. ونظراً للحاجة المُلحة لمعلوماتٍ أفضل اخترعت نظم جديدة بدلاً من الكاميرات المستخدمة في الطائرات ألا وهي الماسحات الإلكترونية الضوئية electronic scanning وهذه النظم هي المستخدمة حاليا في الأقمار الصناعية.وقد ظهر مصطلح الاستشعار عن بُعد في عام 1960م على يد بعض الجغرافيين من مكتب البحوث البحرية الأمريكي Cracknell and Hayes, 1991 وفي نفس العام أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية القمر الصناعي TIROS (Television Infrared Observational Satellite) وهو خاص بالأحوال الجوية، ومن ذلك الوقت استخدم مصطلح الاستشعار عن بُعد في البحوث العلمية وقد ازداد ذكره يوماً بعد يوم في التطبيقات العسكرية والمدنية. ومراقبة الأرض لاتزال تتطور بشكل سريع مع صنع وسائل استشعار متقدمة وأيضاً إرسال الأقمار الصناعية الجديدة في الفضاء كل عام. ولمزيد من التفاصيل عن تاريخ الاستشعار عن بُعد وتطور مراحله تاريخياً راجع ( العنقري، 1986).

مفهوم الاستشعار عن بُعد:مجرد أن تسمع بمصطلح الاستشعار عن بُعد فإن أول سؤال يتبادر للذهن هو ماذا يعني هذا المصطلح؟ وعلى الرغم من تعريفه في بداية هذا المقال إلا أنه يجب التوضيح أكثر لفهمه فإن الجواب هو أن الله سبحانه وتعالى أعطانا نعمة البصر التي نستخدمها بشكل يومي وذلك برؤية الأشياء التي ينعكس منها الضوء وهو المصدر الرئيسي للرؤيا كما أثبت ذلك العالم المسلم أبو علي الحسن بن الهيثم المتوفى عام 431هـ "وبذلك يعتبر هو أول من قال بأن الرؤية تحصل من انبعاث الأشعة من الجسم إلى العين التي تخترقها الأشعة فترتسم على الشبكية وينتقل الأثر من الشبكية إلى الدماغ بواسطة عصب الرؤية فتحصل الصورة المرئية للجسم، وبهذا أبطل النظرية اليونانية القائلة بأن الرؤية تحصل من انبعاث شعاع ضوئي من العين إلى الجسم المرئي"(فُريدة، 1990م).ونعود لمصطلح الاستشعار عن بُعد الذي يعتمد اعتماداً كليا على الأشعة الكهرومغناطيسية المنعكسة من ضوء الشمس أو أي ضوء صناعي آخر فمثلاً وأنت ترى شاشة حاسبك الآلي فإنك فعلياً تستخدم الاستشعار عن بُعد .إن كمية الضوء المنبعث من تلك الشاشة يعتبر مصدراً للإشعاعات المنعكسة للعين، وبذلك فإن الأشعة المنعكسة تمر خلال المسافة بين شاشة الحاسب الآلي والعين وبهذا فأنت في نطاق استخدام الاستشعار عن بُعد بوسيلة استشعار عن بُعد طبيعية الا وهي عيناك التي ترى شاشة الحاسب. فكل عين ترسل إشارة للمعالج وهو الدماغ الذي بدوره يسجل المعلومات ويحللها وبالتالي تعطيك الصورة النهائية لما ترى فعلياً. فكرة الاستشعار عن بُعد إذاً أتت من نفس الفكرة السابقة وذلك بصنع أجهزة استشعار sensors تعمل عمل العين في التقاط الصور بواسطة الأشعة المنعكسة من الضوء وهذه تسمى أجهزة استشعار سالبة Passive sensors) أو بواسطة أجهزة استشعار موجبة Active sensors ترسل وتستقبل الأشعة المُنتجة إلا أن العين لا تستطيع أن ترى إلا في النطاق المرئي Visible Band أما الأشعة الأخرى مثل الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء وغيرها, فهناك أجهزة استشعار خاصة تستخدم لالتقاط هذة الموجات التي لا يستطيع الإنسان رؤيتها.عملية الاستشعار عن بُعد تتضمن التفاعل بين الأشعة من المصدر الاشعاعي والهدف الذي يستقبل هذة الأشعة وهذة ممثلة بواسطة استخدام النظام التصويري التي تتضمن سبعة عناصر مع الملاحظة أن الاستشعار عن بُعد ايضاً يتضمن اجهزة استشعار تطلق الموجات الإشعاعية وتستخدم النظام غير التصويري. أما العناصر السبعة كما ذكرها(Lillesand and Kiefer 1999 ) فهي كما يلي:(1) مصدر الطاقة أو الضوء (A) (2) تولد الاشعة خلال الغلاف الجويB))(3) التفاعل مع الهدفC))(4) تسجيل الطاقة بواسطة المتحسس (جهاز الاستشعار) D)) (5)الاستقبال ومعالجة المعلومات E) )(6) تفسير وتحليل المعلومات F))(7) التطبيق G)) هذه العناصر السبعة هي التي تشتمل على مراحل الاستشعار عن بُعد من البداية إلى النهاية. وبعد هذا الشرح المبسط والمختصر عن الاستشعار عن بُعد نأتي الى استخداماته التي تشتمل على الكثير من التطبيقات ومنها التخطيط العمراني، والاستخدامات العسكرية من عمليات الاستطلاع والاستخبارات وتسيير الحملات وأشياء أخرى ، وأيضاً تطبيقات الاستشعار عن بُعد والتطبيقات البيئية والمائية وتحديث الخرائط الطبوغرافية التي نفصلها بعد قليل.3- استخدام الاستشعار عن بُعد في تحديث الخرائط الطبوغرافية:أصبحت الحاجة للخرائط الطبوغرافية في الدول النامية ضرورية جداً وتهتم بها كثير من مراكز البحوث وذلك لأن المختصين والمخططين من أصحاب القرار في قطاع الدولة يحتاجون لتحديث الخرائط الطبوغرافية من أجل التخطيط لإنشاء شبكة المواصلات من طرق سريعةHighways وغيرها وأيضاً لتطوير المصادر الطبيعية وحماية ومراقبة البيئة وكذلك لقطاع السياحة. وتبقى الخرائط الطبوغرافية وسيلة ضرورية ومهمة للدوائر الحكومية والبحوث العلمية والقطاعات الصناعية وايضا مهمة للقطاع العسكري في المهمات السلمية لأغراض التدريب أو في حالة الحروب أوالإرهاب.المشكلة التي تواجه المختصين هي كيفية تحديث الخرائط الطبوغرافية في الدول الكبيرة من حيث المساحة أو الدول التي تتطور بسرعة لأنها تحتاج إلى الكثير من الوقت والجهد والمال. والمملكة العربية السعودية إحدى هذه الدول لاسيما أن حوالي 85% من الخرائط الطبوغرافية ذات المقاييس 25,000:1 و50,000:1 و100,000:1 غير محدثة وإن وجدت فتكون لمناطق محدودة. الهدف من تحديث الخرائط هو إضافة التغيُّرات الجديدة في المنطقة لكي تساعد المخططين في أعمالهم. وبالطبع فإن تحديثها باستمرار بالطرق التقليدية يعتبر مهمة مستحيلة وتتطلب مصادر معلومات كبيرة أكثر من العادة وحتى أيضاً في استخدام وسائل التخريط الحديثة في الدول المتقدمة، فالكثير من الدول النامية شُغلها الشاغل هو كيفية تغطية مناطِقها بالخرائط الطبوغرافية. ومع التقدم العلمي أصبح تحديث الخرائط له أولوية ومهماً جداً وبذلك تغيرت الطرق والتقنية في تحديث الخرائط الطبوغرافية وغيرها فقد كانت في السابق تستخدم الطرق التقليدية وكان الوضع يتطلب وقتاً طويلاً وأموالاً طائلة لذلك أتت فكرة الاستعانة بالاستشعار عن بُعد في تحديث الخرائط وفي بعض الأحيان قد يتعدى الى إنتاج هذه الخرائط. ومنذ أن توافرت صور الأقمار الصناعية فإن هناك دولاً حاولت أن تستخدم هذة التقنية في تحديث الخرائط الطبوغرافية، ومثل هذه الاستخدامات بدأت باستخدام صور الأقمار الصناعية متعددة الأطياف ومتعددة درجات الوضوح خلال العشرين سنة الماضية .وتوافر مصادر المعلومات من الأقمار الصناعية مثل (لاندسات وسبوت وغيرهما) قد أعطى فوائد كثيرة لتحديث الخرائط الطبوغرافية. فمثلاً استُخدم لاندسات LANDSAT (TM) لتحديث خرائط طبوغرافية بمقياس 1: مليون في أستراليا Payne. et al 1984).) وهناك أيضاً المعهد الجغرافي الوطني الفرنسي الذي استخدم سبوت SPOT في تحديث خرائط ذات مقياس 100,000:1 و250,000:1Planques, 1984) ) وهناك تجربة في دولة السودان استخدم فيها صور فضائية مختلفة مثل Landsat MSS, RBV and TM sensors, (the MOMS Scanner) لتحديث خرائط طبوغرافية ذات مقياس 100,000:1 (Petrie and El Niweiri, 1992). واستخدمت الصور الفضائية للقمر الصناعي ( SPOT XS (20 m في دولة أوغندة لتحديث الخرائط الطبوغرافية ذات المقياس 50,000:1Petrie, 1997). ) أيضا هناك معهد المسح الأرضي القومي في السويد والشركة السويدية للفضاء قاموا بعمل مشترك باستخدام صور القمر الصناعي SPOT في تحديث الخرائط الطبوغرافية ذات المقياس 50,000:1 (Malmstrom and Engbreg,1992). وهناك تجارب أخرى لبلدان كثيرة لايسعنا ذكرها الآن ولكن نتناول فيما يلي إحداها بالتفصيل وهي عن مدينة الدمام في المملكة العربية السعودية. 3- 1 مشروع تحديث الخريطة الطبوغرافية لمدينة الدمام:في هذا المشروع تم تحديث الخريطة الطبوغرافية لمدينة الدمام 1982 المجتمع وذلك باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد (Alshammari, 2000) بإستخدام صور الأقمار الصناعية التالية:1- صورة القمر الصناعي الفرنسي سبوت 1999م (ابيض واسود) SPOT Panchromatic (PAN) image ودرجة الوضوح 10 أمتار.2- صورة القمر الصناعي الفرنسي أكسس 1999م (متعدد الأطياف) SPOT XS spectral resolution images ودرجة الوضوح 20 متراً.قبل أن أبدأ في شرح الطريقة التي استخدمت في هذه الدراسة يجب أن أعطي القارئ معلومات من الواجب معرفتها لفهم بعض الخطوات التي سأوردها. جميع الصور السابقة قد صححت هندسياً ويكون هناك مرجع إحداثي واحد Coordinate Systems ويكون هذا المرجع هو صورة القمر الصناعي سبوت المصحح بواسطة مدينة الملك عبد العزيز التقنية - معهد علوم الفضاء وذلك بأخذ نقاط الضبط الأرضي Ground Control Points (GCPS) وسبب تصحيح هذه الصور يرجع الى أنها تدمج مع بعضها لاستفادة من إضافة الصور ذات الأطياف المتعددة التي درجة وضوحها غير عالية الى الصور الأبيض والأسود ذات درجة الوضوح العالية لكي يستفاد من الوضوح والألوان التي تبرز المعلومات بشكل أوضح وهذا الدمج يسمى Data Fusion Techniques.الطريقة المستخدمة في تحديث خريطة الدمامأول هذه الخطوات تحويل الخريطة الطبوغرافية مقياس 50,000:1 من الحالة الورقيةHardcopy الى الحالة الرقمية Digital Form لكي يسهل بعد ذلك التعامل معها وبالطبع يجب أن يأخذ في عين الاعتبار درجة الوضوح التي لاتقل عن 250 نقطة في البوصة. وبعد ذلك تصحح الخريطة هندسيا وتكون بنفس نظام الاحداثيات الجغرافية للصور السابقة.وبعد ان تكون الصور في نظام إحداثي واحد فإنه من السهل العمل على استخلاص او اضافة معلومات لها. فبعد الخطوة الاولى وهي التصحيح الهندسي بمرجع واحد فإن الخطوة الثانية هي دمج الصور مع بعضها البعض لكي يستفاد من التعدد الطيفي الوضوح، وطبعا هناك عمليات رياضية معقدة لها فهناك طرق كثيرة مثل Brovey HPF, and IHS لايمكن شرحها الآن. ونأتي الى دمج الصور مع بعضها البعض وهو صورة القمر الصناعي سبوت ابيض واسود ودرجة الوضوح 10 أمتار، و صورة القمر الصناعي ايضا سبوت ولكن متعدد الأطياف وبدرجة وضوح 20 متراً، فإن الصورتين قد دمجتا مع بعضهما البعض وبذلك فإن استخلاص المعلومات وإمكانية معرفة الظواهر الطبيعية والبشرية اصبح سهلا و ممكناً. وبعد جاهزية الصور الفضائية تاريخ 1999م تركب الخريطة الطبوغرافية الرقمية 1982م على هذه الصور ومن ثم تصبح اضافة المعلومات الجديدة الى الخريطة اكثر سهولة بالتحليل النظري للصور ويشتمل على الظواهلر الطبوغرافية مثل اليابسة والطرق والمناطق العمرانية والمباني المنفردة والسكك الحديدية وغيرها وسوف نتكلم عنها في القسم القادم.الظواهر الطبوغرافية- اليابسة Landformبما أن مدينة الدمام تعتبر العاصمة البترولية للمملكة العربية السعودية ومركز الثقل الاقتصادي فإن التغيرات تعتبر تغيرات كبيرة على اليابسة وعلى حساب السواحل البحرية في الردم المستمر لها واستخدامها للمشاريع السكنية والتجارية وقد ساعد في ذلك الردم ضحالة المياه خصوصا في الخليج العربي. - شبكة الطرق:شبكة الطرق تشمل الطرق المعبدة والسكك الحديدية. وجميع هذه الظواهر استخلصت من صور الأقمار الصناعية مباشرة باستخدام أدوات الطبقات الخطية المتوافرة في برنامج MapInfo في هذا البرنامج يعطيك الفرصة لكي تتبع الطرق والخطوط الأخرى وتحولها الى خريطة مصورة وبعد أن أعطينا بعض التغيرات التي حصلت في أجزاء من المنطقة المراد تحديثها فإن الخطوة الأخيرة هي إنتاج الخريطة النهائية.- الخاتمةهذا المقال أعطى فكرة شاملة عن كيفية الاستفادة من صور الأقمار الصناعية لتحديث الخرائط الطبوغرافية من دون صرف الأموال الطائلة والجهد والوقت. ولكن هذه الطريقة تحتاج الى محترفين في تطبيقها وأن يكون لدية الخبرة الكافية في التعامل مع صور الأقمار الصناعية وأن يكون لديه أيضا المعرفة في معالجة هذة الصور. ولا نُغفل الأشياء الاخرى من الطابعات والماسحات الضوئية الكبيرة والبرامج المناسبة التي لها دور كبير في تحديث الخرائط. كذلك هناك فكرة يجب ذكرها وهي تصميم قمر صناعي لإنتاج الخرائط، كما ذكر العميد الدكتور عبد العزيز العبيداء في أطروحة الدكتوراه (العبيداء 1993) وعلى الرغم من التكاليف الباهظة في إنشائه إلا أنه مفيد جداً في المستقبل البعيد لإنتاج الخرائط على مستوى المملكة العربية السعودية ومن المنتظر ان تبادر مدينة الملك عبدالعزيز التقنية إلى تبني هذا الموضوع. أما بالنسبة للاستفادة من الاستشعار عن بُعد في الحرس الوطني فما أقترحه هو أن يكون هناك وحدة استشعار عن بُعد ونظم معلومات جغرافية مستقلة تتبع إحدى الهيئات في الحرس الوطني متعاونة مع الجهات الحكومية الأخرى، لكي يتسنى لمتخذي القرار في الحرس الوطني جميع الوسائل لاتخاذ القرار المناسب في الوقت المناسب وبالتالي يكون الحرس الوطني قد أنشأ وحدة تساند جميع وحداته في تدريباتها او المهمات الخاصة لها. وبهذه الوحدة نستطيع أن نحول كل الخرائط الورقية الى خرائط رقمية تواكب العصر الحديث وبالتالي يكون تحديثها سهلاً وايضا استخدام الصور سواء كانت ضوئية (الصور الجوية) او فضائية في استخدامات أخرى كالاستغناء عن الطاولة الرملية او المصنوعة من الفلين بالطرق التقليدية وعمل نموذج تضاريسي رقمي ثلاثي الأبعاد Digital Terrain Models لشرح العمليات العسكرية يمكن عرضه بواسطة الحاسب الآلي وكذلك تحديد المواقع الجغرافية رقمياً وايضا تفسير الصور الجوية والفضائية للأغراض الاستخبارية. بل قد يتعدى استخدام الاستشعار عن بُعد الى متابعة العربات او القوافل العسكرية من مكتبك الخاص عن طريق الأقمار الصناعية GPS Vehicle Tracking وتحديد المواقع وأماكن التوقف او يستخدم للدوريات الأمنية ومتابعة حركتها وقتياً وتوجيهها الى اماكن اخرى حسبما يتطلبه الموقف.

المراجع العربية:-

العنقري، خالد محمد: (1986) - الاستشعار عن بُعد وتطبيقاته في الدراسات المكانية- دار المريخ للنشر- الرياض.- العبيداء، عبدالعزيز إبراهيم: (1993) - تصميم قمر صناعي لإنتاج الخرائط آنياً للمملكة العربية السعودية - رسالة دكتوراه - جامعة أوهايو - الولايات المتحدة الأمريكية.- فُريدة، إسماعيل: (1990) - الصور الجوية تفسيرها وتطبيقاتها - مكتبة الفلاح للنشر والتوزيع - الكويت.

المراجع الأجنبية:-

Alshammari, S., (2000), Updating of Topographic Map using Satellite Imagery in Saudi Arabia, MSc. Thesis , University of Dundee, Scotland, UK.- Cracknell A. P. and Hayes L. W. B., (1991), Introduction to remote sensing, Taylor Francis London.Lillesand, T. M. Kiefer, R.W. (1999), Remote Sensing and Image Interpretation. Wiley, New York.- Malmstrom B., and Engberg A., (1992), Evaluation of SPOT data for topographic map revision at the National Land Survey of Sweden. Presented at the ISPRS Conference, Washington, D.C. USA.- Payne, J. and Lawler, P. (1984), Revision of 11 Million scale topographic maps using satellite imagery, Technical Papers of the 12th Conference of the International Cartographic Association, Perth, Australia, Vol. 2 of 2 pp 13-20.- Petrie, G. (1997), The current situation in Africa regarding topographic mapping and map revision from satellite images, ITC J 1997-1, pp 49-63.- Petrie, G. and El Niweiri, A.E.H., (1992), The Applicability of Space Imagery to the Small Scale Topographic Mapping of Developing Countries A Case Study - The Sudan, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 47-1, pp 1-42. - Planques, P. (1984), Map Revision using SPOT Imagery, Technical Papers of the 12th Conference of the International Cartographic Association, Perth, Australia 1984, vol. 2 of 2 pp 41-42.

تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية في دراسات المياه

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).

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][COLOR=black]
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 والوصفيةلوحظ 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 التطبيقيةهناك 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

المصدر : للاطلاع

: http://faculty.uaeu.ac.ae/myagoub