التحليل المكاني:spatial analysis

إعداد الاستاذ

منصور ابو ريدة

        يقصد بالتحليل المكاني في أنظمة المعلومات الجغرافية, عمليات الربط المكاني لعناصر البيانات الجغرافية الرقمية والذي يعرف باسم التوبولوجي(Topology).يتم بواسطتها تحويل البيانات الخام الى بيانات مفيدة .

ويمكن تعريف التوبولوجي او التراكيب البنيوية لعناصر البيانات الجغرافية الرقمية بصيغ عديدة تقود جميعها الى نفس المعنى والوظيفة التحليلية.

فهي عبارة عن نموذج رياضي يمكن من خلاله ربط العلاقات القائمة بين عناصركل طبقة من جهة ,وكذلك ربط كافة طبقات الموضوعات من جهة أخرى⁽¹⁾ وفي تعريف أخر لبرجورن(Bergeron (

تأكيد على ان التوبولوجي فرع من الرياضيات يعالج علاقات الجوار المتواجدة بين الأشكال الهندسية ⁽²⁾ . اما الصالح⁽⁵⁾ فيذكران التوبولوجي أسلوب رياضي (mathematical procedure) لتوضيح العلاقات المكانية

( spatial relation ships) وعن طريق العلاقات التوبولوجية يمكن أجراء العديد من التحليلات الضرورية في الخرائط. وأفضل تعريف للتوبولوجية في نظام المعلومات الجغرافية ذلك الذي صاغه كينجking  ⁽⁶⁾:

بأنه فرع من الرياضيات يستخدم في تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية ليضمن اضهار العلاقات المكانية القائمة بين الظواهر والأشكال الهندسية. ومن هذه التعاريف يمكن ان نستنتج ان التوبولوجي عبارة عن مجموعة من علاقات الربط المكاني بين عناصر الظاهرات الجغرافية الرقمية المرسومة على طبقات من جهة وبياناتها الوصفية من جهة اخرى ,وهي الأساس في عمليات التحليل المكاني والمحاكاة المكانية وبفضلها تتميز أنظمة المعلومات الجغرافية عن الأنظمة المحوسبة الأخرى بأنها تستطيع الوصول الى أفضل القرارات والحلول الناجعة كالتفتيش عن بقعة ذات خواص محددة مسبقا ضمن منطقة معينة .

 

التطابق التوبولوجي:(Topological overlay)

   تعد عملية التطابق التوبولوجي احدى اهم وظائف نظم المعلومات الجغرافية والتي تستخدم لدراسة العلاقات المكانية التي تربط بين الظاهرات الجغرافية.وعملية التطابق هذه تستدعي وضع مجموعة من الملفات (الخرائط) المتفرقة ذات التعريف الاحداثي الموحد بعضها فوق بعض لاجراء عمليات التحليل , وتشمل العملية على مطابقة عدة بيانات (خرائط) على شكل Layers بعضها فوق بعض حيث تختص كل طبقة بسمة او خاصية معينة مثل (طبقة التربة,طبقة التضاريس,طبقة النبات الطبيعي,الموارد المائية)ثم القيام ببعض العمليات الرياضية العلاقية عليها والربط بينها وبعد تحويلها رقميا بواسطة القدرة الحاسوبية لتسهيل التعامل معها , ومن ثم تسهيل عمليات المطابقة من دمج وتوحيد للبيانات المتنوعة والخروج بمركب جديد من الخرائط والمعلومات الوصفية تحتوي على كافة الظواهر المراد تشخيصها وترتيب النتائج بشكل تلقائي⁽⁷⁾ .

     ان القدرة على  ادماج توحيد وتكامل المعلومات من مصدرين مختلفين توضع في خارطة ,هو مفتاح عمل تحليل نظم المعلومات الجغرافية .ان تقنيات نظم المعلومات الجغرافية الرئيسية يمكن تشبيهها (بالمنخل ألخرائطي)⁽⁸⁾.حيث تكون الخرائط المتوافقة هندسيا مع بعضها  واضحة على الشاشة كالورق الشفاف بوضع الطبقات بصورة مرئية فوق بعضها على الشاشة باستخدام امر Geoprocessing في برنامج ArcGIS وعند اجراء عمليات التطابق يتم اخراج ملف جديد للبيانات الوصفية يحمل خصائص الجدولين السابقين ترتبط بالطبقة الجديدة من الخرائط الناتجة عن عملية التطابق^(9)..ومن الفوائد المهمة لعملية التطابق التوبولوجي ايجاد العلاقة بين الظواهر المختلفة كالعلاقة بين الزراعة والتربة والامطاراو تحديد افضل منطقة لاقامة مشروع معين⁽¹⁰⁾. اوافضل منطقة لانتاج محصول محدد, وهذا يتطلب اجراء عمليات التحليل المكاني للوصول الى الاختيار الافضل اعتمادا على المعايير المستخدمة للظاهرة الجغرافية وباستخدام او طرح العديد من الاسئلة مثل ماهي خصائص المناطق ذات الانتاجية العالية من محصول معين , ان مثل هذه المعلومات المشتقة من التحليل من الممكن ان تكون مهمة في التعرف على درجة التباين المكاني لتوزيع محصول معين مثلا, وتفسيرها وتحليل هذه البيانات والتعرف على المناطق ذات الإنتاجية الأقل لتشمل ببرامج التنمية مثلا.

 ان عملية المطابقة التوبولوجية هذه غالبا ما تكون على مساحات ثنائية الابعاد باستخدام الرياضيات الجغرافية في النظام الخطي vector overlay, ويمكن ان تطبق على مساحات ذات ابعاد متعددة⁽¹⁰⁾

في ضوء هذا التصور البسيط.فان فكرة التطابق المستخدمة في برامج الحاسوب الخاصة بنظم المعلومات الجغرافية تقوم على إدخال البيانات الخاصة بظاهرة الدراسة على هيئة طبقات بحيث تتضمن كل طبقة موضوعا محددا وتشكل مجموعة الملفات كقاعدة معلومات .

المصادر والمراجع

1-سميح احمد محمود عودة, اساسيات نظم المعلومات الجغرافية وتطبيقاتها في رؤية جغرافية, ط1, عمان ,دار المسيرة للنشر والتوزيع, 2005.ص106.

2– سامح جزماتي ,سامي مقدسي, انظمة المعلومات الجغرافية(GIS) بيروت,دار الشرق العربي,2002.ص109.

3- احمد سالم صالح, مقدمة في نظم المعلومات الجغرافية, القاهرة,دار الكتاب الحديث,2000 .ص104.

4- Chang,K.,T., Introduction to Geographic Information Systems, McGraw Hill ,Inc ,2002 .P.13.

5- محمد عبد الجواد محمد علي, نظم المعلومات الجغرافية والجغرافية العربية وعصر المعلوماتو ط1,عمان ,دار صفاء للنشر والتوزيع,2001 .ص134.

6- Heywood,I.Corelius S.and Carver S.An Introduction to Geographical Information System. Harlow:Longman.2000.P.110

7- ESRI. Getting Started with Arc GIS.9. Redland California: 2004.P.231.

8- قاسم محمد الدويكات, نظم المعلومات الجغرافية, النظرية والتطبيق, ط1, اربد, 2003.ص139 

مبادئ نظام المعلومات الجغرافية

مازالت الخرائط وسيلة هامة لإيصال الأفكار وتخطيط المشاريع وتنفيذها، فهي الأداة الأساسية لرسم الواقع كما نعيشه، أو كما نحب أن نعيشه. ولكن هذه الخرائط تتطلب زمناً طويلاً وجهداً شاقاً لرسمها، كما أنها ساكنة ولاتعكس التغييرات التي تطرأ من حولنا. ولذلك نلقي الضوء في هذه الدراسة على نظام المعلومات الجغرافية، وهو تقنية حاسوبية حديثة نسبياً، وأداة هامة للمهندسين ومتخذي القرار ومخططي المدن و أخصائيي البيئة والموارد الطبيعية. وونبين أنواع البيانات التي يعمل معها، والوظائف التي يقدمها، لإنشاء بيئة خرائط مبتكرة، زاخرة بالحياة.

يُعرّف نظام المعلومات الجغرافية (Geographic Information System: GIS) بأنه نظام حاسوبي لجمع وإدارة ومعالجة وتحليل البيانات ذات الطبيعة المكانية. ويُقصد بكلمة مكانية (spatial) أن تصف هذه البيانات معالم (features) جغرافية على سطح الأرض، سواء أ كانت هذه المعالم طبيعية كالغابات والأنهار أم اصطناعية كالمباني والطرق والجسور والسدود. يستخدم مصطلح معالم للإشارة أيضاً إلى الظواهر الطبيعية والبيئية مثل المد والجزر والتلوث وغيرها.

لكن هذا التعريف لا يعني أن نقيد استخدام نظام المعلومات الجغرافية بالمساحات الكبيرة، لأنه يمكن أن يستخدم في دراسة حيّ تكون المعالم الجغرافية فيه مؤلفة من عدد صغير من المنازل وشبكة الهاتف والكهرباء والمياه، أو في شركة واحدة تكون شبكة الحواسيب أحد المعالم فيها.

الشكل (1): يجمع نظام المعلومات الجغرافية تقنيات سابقة، ورث عنها بعض وظائفها وخصائصها.

لعلك سمعت – عزيزي القارئ - عن التطبيقات المشهورة لنظام المعلومات الجغرافية، مثل استخدامه في المواصلات لمعرفة أفضل الطرق بين موقعين في المدينة، أو استخدامه في مؤسسات الكهرباء لتوضيح مواقع مراكز التحويل وكيفية وصول الكهرباء إلى المناطق السكنية واكتشاف مصادر الأعطال بسرعة، أو استخدام الحكومات المحلية له في إدارة وتحديث حدود ملكية العقارات. لكن هذا النظام يمكن استخدامه تقريباً في أي شيء، فالتخطيط الجيد للخدمات الاجتماعية مثل الرعاية الصحية والتعليم الابتدائي يمكن إنجازه عبر نظام المعلومات الجغرافية، لما يتمتع به هذا النظام من قدرة على تحليل توزّع السكان ودراسة كيفية وصولهم إلى تلك المراكز الخدمية، وبالإضافة إلى ذلك يزداد استخدام نظام المعلومات الجغرافية باطّراد في مساعدة الأعمال التجارية على تحديد أسواقها المرتقبة والاهتمام بزبائنها. 

تطبيقات نظم المعلومات الجغرافيه فى الكثير من المجالات

تعتبر أنظمة المعلومات الجغرافية من اقوي أنظمة دعم اتخاذ القرار حيث يسهل الحصول على المعلومات وعمل التحاليل والنماذج ودراسة كافة البدائل ومعرفة أثر أي قرار قبل تنفيذه , مما ساهم في انتشار تطبيقاتها في الكثير من المجالات , ومن ذلك :


الحكومة الالكترونية :

مما لا شك فيه أن أنظمة المعلومات الجغرافية من أهم وسائل نشر وتبادل المعلومات بين الجهات الحكومية المختلفة وتسهيل تقديم أي خدمات عبر شبكة الانترنت .

وتقدم الأنظمة الجغرافية الكثير من التقنيات المتقدمة لدعم توفير ونقل البيانات وتحليل النتائج وآلية الاستفادة منها بين مختلف الجهات .

التخطيط الحضري :

تدعم أنظمة المعلومات الجغرافية تخطيط استخدامات الأراضي وتوزيع السكان وكذلك تحديد أفضل المواقع للخدمات الجديدة وتوزيع الخدمات القائمة .

ولذلك فقد حرصت الأنظمة الجغرافية على توفير الدعم لمشاريع التخطيط الحضري وفق المعايير العالمية في هذا المجال

الخدمات (كهرباء - اتصالات) :

يستخدم المختصون نظم المعلومات الجغرافية لمتابعة أعمال الصيانة والشكاوي وعمل النماذج (المحاكاة ) والتحاليل وتقارير الانجاز والمتابعة للاستفادة من القدرات المتقدمة المتوفرة في النظام لرفع مستوى الخدمات المقدمة للمستفيدين .

وقد أخذت الأنظمة الجغرافية ذلك بعين الاعتبار وأولته أهمية خاصة بالاعتماد على الخبرة الواسعة لدينا في هذا المجال وتقديم أنظمة وتطبيقات متطورة تفوق قدراتها الاحتياجات التقليدية .

المياه والصرف الصحي :

وذلك لتخطيط وإدارة تشغيل الشبكات وأعمال الصيانة وعمل النماذج الهيدروليكية على الشبكة وإظهار تأثير أي تغير يطرأ على الشبكات .

وتتقدم الأنظمة الجغرافية بحلول مختلفة وتطبيقات متطورة وحديثة لإدارة ومتابعة شبكات المياه والصرف الصحي وخدمات المشتركين وجداول التوزيع .

الارتباط الحي و المباشر بقواعد البيانات :

مع تطور الخدمات أصحب الحصول على المعلومة في الميدان من الضرورات الملحة ولها تأثير بالغ في حسن التصرف مع الأزمات وتقليص وقت التنفيذ واتخاذ القرار المناسب .

وتوفر الأنظمة الجغرافية تقنيات غير مسبوقة سواء من حيث الدقة أو سرعة التصفح والاستعراض لأي بيانات أو مواقع أو طلب تقارير وطباعتها سواء على الأجهزة الكفية المحمولة أو الانترنت وتفعيل الكثير من التطبيقات الهامة والحيوية للفرق الميدانية ولصناع القرار .

أنظمة تتبع المركبات :

تساهم أنظمة تتبع المركبات في المتابعة الدقيقة والتفصيلية لجميع المركبات والحصول على معلومات مختلفة عن ما تم خلال رحلة المركبة

ولدى الأنظمة الجغرافية أحدث التقنيات لتطبيق أنظمة تتبع المركبات ومعرفة موقعها في أي لحظة والسرعة التي سارت بها وإمكانية تحديد نطاق العمل لكل مركبة وغير ذلك بالإضافة لاستعراض كامل خط السير الذي سارت فيه المركبة سواء في نهاية اليوم أو خلال فترة محددة

النقل والمواصلات :

تبرز أهمية أنظمة المعلومات الجغرافية في دراسة وتحليل بيانات الطرق وحالتها التشغيلية وتوزيع الطرق والكثير الكثير من الأفكار المفيدة والمساندة لقطاع النقل .

وتدعم الأنظمة الجغرافية ذلك كله بتطبيقات متنوعة كتحديد أفضل المسارات لأعمال النقل وتحليل ودراسة حالة الطريق , كما يمكن تصميم المتطلبات الخاصة كدراسة حوادث الطرق وتوزيعها الجغرافي وغير ذلك

الرعاية الصحية :

يستفيد القطاع الصحي من أنظمة المعلومات الجغرافية من أوجه متعددة سواء صحية أو إدارية أو تخطيطية .

وتقدم الأنظمة الجغرافية منظومة متكاملة من الحلول والأنظمة والتطبيقات مثل تحديد التوزيع الأنسب للمراكز الصحية حسب الاحتياج والكثافة السكانية وتوزيع التخصصات الطبية وأنواع الأمراض ومعلومات تفصيلية حية عن كل مركز أو فرع في المناطق المختلفة بالإضافة لدعم وضع الخطط المستقبلية .

المرونة والتجاوب :

تفخر الأنظمة الجغرافية بمرونتها العالية لدراسة الاحتياجات وتصميم وتنفيذ الأنظمة المتنوعة لمختلف القطاعات كحماية البيئة والزراعة والأعمال التجارية والاستخدامات العسكرية وإدارة المخاطر وغير ذلك .

أزمة الجغرافيا في طريقة تدريسها وليس في مادتها

في زمن غابر جرى نقاش حاد حول الجغرافيا وهل هي من العلوم أم لا ، وانتهى الجدل بالاعتراف بالجغرافيا سيدة للعلوم الإنسانية ، وتم تخصيص مقعد لها في الجامعات العريقة . لقد برهنت الجغرافيا ، كعلم أهميتها في دول العالم المتقدم حيث مارس الجغرافيون واجباتهم الوطنية خارج قاعات الدرس بكفاءة عالية نالوا بسببها احترام الجميع . ولعل الجوهر في هذا كله ، الطريقة التي درس بها هؤلاء الجغرافيا منذ المرحلة التعليمية الابتدائية صعودا إلى التأهيل الجامعي التخصصي . فطريقة التعلم هي المفتاح التعليم وفي ميادين الحياة المختلفة .              ما أصاب الجغرافيا من غبن في بلداننا العربية بسبب طريقة التعيلم الخاطئة لمعظم العلوم ، إن لم يكن جميعها . فالرياضيات هي ليست عمليات حسابية إلية ، بل منطق وسياقات تفكير . كذلك الحال مع الهندسة ، وعلوم الحياة ، والفيزياء واللغة . والتاريخ ليس حكايات جدتي أو سرد غيبي للأخبار والأحداث ، فله منطقه وفلسفته . ومع شديد الأسف فان فلسفة العلوم لا يهتم بها ولا تدرس في العديد من الأقسام العلمية على أهميتها القصوى . وان درست ، فلا صلة لها بالمواد الاخرى حيث لا تدل على وجود ترابط جدلي ، عضوي بينها : علم الخرائط ، منهج البحث العلمي ، الدراسة الميدانية ، التحليل الكمي ، فلسفة الجغرافيا . وحتى الدراسة الإقليمية لا يتم الربط فيها بين فروع الجغرافيا الأصولية ، بل تعامل كمفردات منهج تثقيفي تمثل فصولا في كتاب عام وليس كمادة مترابطة متداخلة محددة لملامح الإقليم وشخصيته . إنها كدراسة أشجار غابة كل واحدة بمعزل عن الأخرى وبعيدا عن النظرة النظامية التكاملية الموحدة لبيئة الغابة . إنها دراسة مجزوءة ناقصة غير مجدية ، لذلك ينساها الطلبة ولا يهتموا بها . أنهم لا يستوعبون الهدف من دراستها ، فهي بالنسبة لهم مادة تقرأ للامتحان فقط . ولهذا السبب برزت ظاهرة الغش بين الطلبة وتفاقمت مع الايام  .                                                                                                     يعرض المقال وجهة نظر الكاتب في السبل التي يمكن من خلالها نفض التراب عن وجه مادة لها أهميتها العلمية خارج قاعات الدرس ، وإعادة الحياة إليها بعد أن كاد يقضي عليها من قبل معلميها ومدرسيها الذين تعرفوا على أشجار الغابة وحفظوا ألوانها وإشكالها ولكنهم جهلوا علاقات بعضها ببعض وما ينتج عن هذه العلاقة من بيئة حياتية متكاملة ومعنى علمي حقيقي . فالجغرافيا هي دراسة التنظيم المكاني لعناصر الحياة وتفاعلها على سطح الأرض سواء أكانت هذه العناصر طبيعية (  هواء , ماء ، تربة ، صخور ) أم بشرية ( نشاطات الإنسان والبيئة التي صنعها لنفسه ) . فالجغرافيا ليست معلومات منضدة في كتب ، بل مشاهدات ميدانية في البيئة التي نعيش فيها ونعمل . ومن لا يفهم التنظيم المكاني لعناصر البيئة التي يعيش فيها وطريقة تفاعلها مع بعض البعض ، و معه بالذات ، لا يستوعب مطلقا جغرافية العالم وان حفظ نصوصها وخرائطها عن ظهر قلب . فبداية دراسة الجغرافيا تكون في البيت والمحلة والمدرسة . أنها الأطلس الذي يجب أن يعتمده المعلم لإفهام التلاميذ والطلبة الجغرافيا وماهيتها وأهميتها الحياتية اليومية لهم . وكما قال علماء النفس ، من لا يعرف نفسه يجهل الآخرين ، كذلك يمكن القول بان من لا يعرف جغرافية منطقة سكنه لا يستوعب جغرافية بلده ، ولا جغرافية البلدان الأخرى .

منقول للفائدة ....... مع تحيات الاستاذ منصور ابو ريدة