نظم المعلومات الجغرافية ( Geographic information system GIS) نظام قائم على الحاسوب يعمل على جمع وصيانة وتخزين وتحليل وإخراج وتوزيع البيانات والمعلومات المكانية.
وهذه أنظمة تعمل على جمع وادخال ومعالجة وتحليل وعرض وإخراج المعلومات المكانية والوصفية لأهداف محددة، وتساعد على التخطيط واتخاذ القرار فيما يتعلق بالزراعة وتخطيط المدن والتوسع في السكن، بالإضافة إلى قراءة البنية التحتية لأي مدينة عن طريق إنشاء ما يسمى بالطبقات (LAYERS)، يمكننا هذا النظام من 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 الحاسوب أو على ورق في شكل خرائط، تقارير، ورسومات بيانية أو من خلال الموقع الإلكتروني.
تساعد نظم المعلومات الجغرافية في الإجابة عن كثير من التساؤلات التي تخص التحديد مثل (ما هو النمط الزراعي، ما أنواع المحاصيل المناسب زراعتها في الوحدة الزراعية) ،القياسات (ما مساحة واحداثيات الوحدات، ما هو قطر انبوب الري الذي يروي), والموقع (أين تقع الوحدة الزراعية الفلانية)، والشرط (ماهى أنابيب الري التي قطرها 300مم في منطقة ما)، والتغير (درجة ملوحة التربة من عام 1965 إلى العام 2006)، والتوزيع النمطي (ماهى العلاقة بين توزيع السكان ومناطق تواجد المياه) والسيناريوهات المتعلقة بالهيدرولوجيا (ماذا يحصل إذا زاد تغير تدفق مياه الري في الأنبوب).
مكونات نظم المعلومات الجغرافية
تتألف نظم المعلومات الجغرافية من عناصر أساسية هي المعلومات المكانية والوصفية وأجهزة الحاسب الآلي والبرامج التطبيقية والقوة البشرية (الأيدي العاملة) والمناهج التي تستخدم للتحليل المكاني. سيتم التركيز هنا على بعض هذه العناصر.
البيانات المكانية والوصفية
يمكن الحصول على المعلومات المكانية بطرق عديدة. أحد هذه الطرق تدعى بالمعلومات الأولية والتي يمكن جمعها بواسطة المساحة الأرضية, والتصوير الجوى – AERIAL PHOTOGRAPHY, والاستشعار عن بعد, ونظام تحديد المواقع العالمي. يمكن أيضاً اللجوء لمعلومات ثانوية يتم جمعها بواسطة الماسح الضوئي, أو لوحة الترقيم, أو المتتبع للخطوط الأتوماتيكي. تزود الخريطة بمعلومات إضافية تدعى بالمعلومات الوصفية لتعريف أسماء المناطق وإضفاء تفاصيل أكثر عن هذه الخرائط.
الأجهزة الحاسوبية والبرامج التطبيقية
تمثل الحواسيب العنصر الدماغي في نظام GIS حيث تقوم بتحليل ومعالجة البيانات التي تم تخزينها في قواعد بيانات ضخمة. تخزّن بيانات نظام المعلومات الجغرافية في أكثر من طبقة- layer واحدة للتغلب على المشاكل التقنية الناجمة عن معالجة كميات كبيرة من المعلومات دفعة واحدة.
توجد برامج تطبيقية عديدة مخصصة لنظم المعلومات الجغرافية منها مايعمل بنظام المعلومات الاتجاهية مثل ArcGIS أو GeoMedia واخرى تعمل على نظام الخلايا مثل ERDAS أو ILT Plus.
برمجيات حرة
توجد بعض البرامجيات مفتوحة المصدر والتي تحاكي بعض بيانات GIS. من هذه البرامج Quantum GIS وهو برنامج صغير يسمح للمستخدم بتهيئة وإنشاء الخرائط على الحاسوب الشخصي، كما يدعم العديد من صيغ البيانات المكانية مثل ESRI ShapeFile, geotiff. توجد أيضا برامجيات مفتوحة المصدر أخرى مثل: GRASS GIS، SAGA GIS،
يتكون اى نظام معلومات جغرافى من مركبات أساسية , و هذه المركبات يمكن أن نستنتجها من تعريف”بورو” الذي قال نظام المعلومات الجغرافى عبارةعن مجموعة منظمة و مرتبة من أجهزة الحاسب الإلى و البرامج و المعلومات الجغرافية و الطاقم البشرى المدرب قامت لتقوم بتجميع ورصد وتخزين و استدعاءالبيانات و معالجة و تحاليل وعرضها
المركبات الأساسية
- المعلومات Information
- المتطلبات المادية Funds
- المتطلبات الفنية Hardware and Software
- المتطلبات البشرية People
- اساليب التشغيل Method
مميزات نظم المعلومات الجغرافية
- تساعد في تخطيط المشاريع الجديدة و التوسعية.
- تساعد السرعة في الوصول إلى كمية كبيرة من المعلومات بفاعلية عالية .
- تساعد على اتخاذ أفضل قرار في اسرع وقت .
- تساعد في نشر المعلومات لعدد أكبر من المستفيدين.
- دمج المعلومات المكانية و المعلومات الوصفية في قاعدة معلومات واحدة .
- توثيق و تأكيد البيانات و المعلومات بمواصفات موحدة.
- التنسيق بين المعلومات و الجهات ذات العلاقة قبل اتخاذ القرار .
- القدرة التحليلة المكانية العالية.
- القدرة على الاجابة على الاستعلامات و الاستفسارات الخاصة بالمكان أو المعلومة الوصفية .
- القدرة على التمثيل المرئى للمعلومات المكانية.
- التمثل (المحكاة Simulation) للاقتراحات الجديدة و المشاريع التخطيطية و دراسة النتائج قبل التطبيق الفعلي علي ارض الواقع.
تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية
تطبيقات حكومية
- الخرائط الطبوغرافية .
- نماذج و انماط تمثيل الشبكات (طرق برية-طرق بحرية-طرق جوية).
- تقييم و مراقبة حماية البيئة.
- انظمة الملاحة العالمية.
- تقييم و مراقبة ثروات المناجم و التعدين.
- الخرائط الموضوعية.
- المصادر المائية( إكتشافها-تخطيطها-إدارتها).
- المناورات العسكرية للرادارات و الطائرات.
- إنتاج و تحديث و نشر خرائط الأساس.
- إنتاج الخرائط الضريبية. (توزيع جغرافى للدافعى الضرائب ).
تطبيقات خدمية
- تطبيقات الكهرباء وشبكاتها.
- تطبيقات شبكات الغاز الوقود البترولى.
- تطبيقات شبكات المياه
- تطبيقات الصرف الصحى.
- تطبيقات الهاتف و خدماتة.
- تطبيقات خاصة بالغابات.
- تطبيقات المواصلات.
تطبيقات الصناعات الأهلية الخاصة
ﺃﻧﻮﺍﻉ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﻓﻲ ﻧﻈﻢ ﺍﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺎﺕ ﺍﻟﺠﻐﺮﺍﻓﻴﺔ
ﺗـﺘـﻨﻮﻉ ﺍﻟﺒﻴـﺎﻧـﺎﺕ ﻓﻲ ﻧﻈـﻢ ﺍﻟﻤﻌﻠـﻮﻣــﺎﺕ ﺍﻟﺠﻐﺮﺍﻓﻴــﺔ ﻣﻦ ﺣﻴﺚ ﻁﺒﻴﻌﺘﻬـﺎ ﺇﻟﻰ ﻧﻮﻋﻴﻦ ﻫﻤﺎ: ﺑﻴﺎﻧﺎﺕ ﺟﻐﺮﺍﻓﻴﺔ ﺧﻄﻴﺔ, ﻭﺑﻴﺎﻧﺎﺕ ﺟﻐﺮﺍﻓﻴﺔ ﻣﺴﺎﺣﻴﺔ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﻌﺮﻑ ﻛﺬﻟﻚ ﺑﺎﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﺸـــﺒﻜﻴﺔ.
ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﺠﻐﺮﺍﻓﻴﺔ ﺍﻟﺨﻄﻴﺔ
ﻫﻲ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﺨﻄﻴﺔ ﺃﻭ ﺍﻻﺗﺠﺎﻫﻴﺔ (Vector Data)، ﻭﺗﺸﻤﻞ ﺛﻼﺛﺔ ﺃﻧﻮﺍﻉ ﻣﻦ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ: ﺍﻷﻭﻟﻰ ﺑﻴﺎﻧﺎﺕ ﻧﻘﻄﻴــﺔ (Point Data) ﻭﻫﻲ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧــﺎﺕ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﻮﻗﻊ ﻋﻠﻰ ﻫﻴﺌــﻪ ﻧﻘﻂ ﺑﺈﺣﺪﺍﺛﻴﺔ ﻣﻌﻴﻨــﺔ. ﻭﺍﻟﺜﺎﻧﻴـــﺔ ﺑﻴﺎﻧﺎﺕ ﺧﻄـﻴﺔ (Line Data) ﺃﻱ ﺍﻟﺒﻴـﺎﻧـﺎﺕ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﺄﺧﺬ ﺷــﻜﻞ ﺍﻟﺨﻂ ﻋﻠﻰ ﺍﻟﺨــﺮﺍﺋﻂ. ﺃﻣﺎ ﺍﻟﺜـﺎﻟﺜﺔ ﻓﻬﻲ ﺑﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﻤﻀﻠﻌﺎﺕ (Polygons) ﻭﻫﻲ ﺗﻤﺜﻞ ﻣﺴــﺎﺣﺎﺕ ﻣﺤﺪﺩﺓ ﺑﺨﻄﻮﻁ ﻣﻘﻔﻠـﺔ. ﻭﺍﻟﻨﻘﻄﺔ ﻫﻲ ﺍﻟﻌﻨﺼﺮ ﺍﻷﺳﺎﺳﻲ ﻓﻲ ﺍﺳـــﺘﻌﻤﺎﻝ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﺨﻄﻴﺔ ﻓﻲ ﻧﻈﻢ ﺍﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺎﺕ ﺍﻟﺠﻐﺮﺍﻓﻴﺔ ﺇﺫ ﺃﻥ ﺟﻤﻴﻊ ﺍﻟﺨﻄﻮﻁ ﻳﺘﻢ ﺗﻮﻗﻴﻌﻬﺎ ﺑﺎﻟﺘﻮﺻﻴﻞ ﺑﻴﻦ ﻧﻘﺎﻁ ﻣﺤﺪﺩﺓ ﻭﻳﺤﺘﺎﺝ ﺍﻟﺨﻂ ﺍﻟﺒﺴﻴﻂ ﺇﻟﻰ ﻧﻘﻄﺘﻴﻦ ﻫﻤﺎ ﻧﻘﻄﺔ ﺑﺪﺍﻳﺔ ﺍﻟﺨﻂ ﻭﻧﻘﻄﺔ ﻧﻬﺎﻳﺘﻪ. ﺃﻣﺎ ﺇﺫﺍ ﻛﺎﻥ ﺍﻟﺨﻂ ﻣﺘﻌﺮﺟﺎ ﻓﺈﻧﻪ ﻳﺤﺘﺎﺝ ﺇﻟﻰ ﻣﺠﻤﻮﻋﺔ ﻣﻦ ﺍﻟﺨﻄﻮﻁ ﻟﺘﻌﺮﻳﻔﻪ. ﻭﻳﺘﻤﻴﺰ ﻫﺬﺍ ﺍﻟﻨﻮﻉ ﻣﻦ ﺍﻟﻨﻈﻢ ﺑﺎﻟﺪﻗﺔ ﻭﺻﻐﺮ ﺣﻴﺰ ﺍﻟﺘﺨﺰﻳﻦ ﻓﻲ ﺍﻟﺤﺎﺳﻮﺏ.
ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﺠﻐﺮﺍﻓﻴﺔ ﺍﻟﻤﺴﺎﺣﻴﺔ ﺃﻭ ﺍﻟﺸـــﺒﻜﻴﺔ
ﻳﺴﺘﻌﻤﻞ ﻓﻲ ﻫﺬﺍ ﺍﻟﻨﻮﻉ ﻣﻦ ﻧﻈﻢ ﺍﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺎﺕ ﺍﻟﺠﻐﺮﺍﻓﻴﺔ ﻓﻲ ﻣﻌﺎﻟﺠﺔ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﺘﻜﻮﻥ ﻣﻦ ﺧﻼﻳﺎ ﺃﻭ ﻭﺣﺪﺍﺕ ﻣﺴﺎﺣﻴﺔ ﺻﻐﻴﺮﺓ ﻣﺮﺑﻌﺔ ﺍﻟﺸﻜﻞ ﺗﻌﺮﻑ ﺑﺎﻟ(Pixel) ﻳﺘﻢ ﺇﺩﺧﺎﻟﻬﺎ ﻏﺎﻟﺒﺎ ﺇﻟﻰ ﺍﻟﺤﺎﺳﻮﺏ ﺑﻮﺍﺳﻄﺔ ﺍﻟﻤﺎﺳﺤﺎﺕ، ﻭﻣﻦ ﻫﺬﻩ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﻟﺼﻮﺭﺓ ﺍﻟﺠﻮﻳﺔ ﺃﻭ ﺍﻟﻤﺮﺋﻴﺎﺕ ﺍﻟﻔﻀﺎﺋﻴﺔ ﻟﺬﻟﻚ ﻛﺎﻥ ﻳﻄﻠﻖ ﻋﻠﻰ ﺍﻟﻨﻈﻢ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﺘﻌﺎﻣﻞ ﻣﻊ ﻫﺬﺍ ﺍﻟﻨﻮﻉ ﻣﻦ ﺍﻟﺒﻴﺎﻧﺎﺕ ﺍﺳﻢ ﻧﻈﻢ ﻣﻌﺎﻟﺠﺔ ﺍﻟﻤﺮﺋﻴﺎﺕ ﺍﻟﻔﻀﺎﺋﻴﺔ ﺃﻭ ﺍﻟﺼﻮﺭ. ﻭﺗﺘﻤﻴﺰ ﺑﺴﻬﻮﻟﺔ ﺍﻹﺩﺧﺎﻝ ﺇﻻ ﺃﻧﻬﺎ ﺗﺤﺘﺎﺝ ﺇﻟﻰ ﺣﺠﻢ ﺗﺨﺰﻳﻨﻲ ﻛﺒﻴﺮ ﻓﻲ ﺫﺍﻛﺮﺓ ﺍﻟﺤﺎﺳﻮﺏ.
استخدامات نظم المعلومات الجغرافية في المجالات المختلفة
إن القدرة الفائقة لنظم المعلومات الجغرافية في عملية البحث في قواعد البيانات وإجراء الاستفسارات المختلفة ثم إظهار هذه النتائج في صورة مبسطة لمتخذ القرار قد أفادت في العديد من المجالات منها:
1- إدارة الأزمات:
تتوفر إمكانية تحليل شبكات الطرق والبنية الأساسية لتحديد أقصر المسارات بين نقطتين وكذلك انسب المسارات بين مجموعة من النقط كما يفيد في تسهيل عملية صيانة الشبكات الجديدة مما يوفر الوقت والجهد وعادة ما تكون الأزمات إحداثا مكانية مثل ( الفيضانات والزلازل والحرائق والاعاصير وانتشار الاؤبئة الاضطرابات العامة والمجاعات ) ومن هنا فإن امتلاك الخرائط والمعلومات يعتبر امرأ هاما لإدارة الكارثة .
2- الخدمات الطبية الطارئة :
تعتبر نظم العمراني: الجغرافية إحدى الأدوات الجيدة للإسعافات الطبية الطارئة حيث توفر بيانات عن أنواع الحوادث والبيانات السكانية الخاصة بهذه الحوادث ويمكن عرضها بسرعة وسهولة وتساعد أيضا على سرعة استجابة نظام الخدمات الطبية الطارئة من خلال تحديد اقرب وحدة إسعافات إلي مكان الاتصال المبلغ عن الحادث وأقصر الطرق والطرق البديلة للوصول إليه بالإضافة إلي إمكانية القيام بتحليلات مختلفة للمعلومات المختزنة في قواعد البيانات بحيث يمكن معرفة سرعة ومدى انتشار عدوى لداء أو وباء قبل انتشاره الفعلي مما يساعد على التخطيط .
3- التخطيط العمراني :
يفيد نظام المعلومات الجغرافي في تقييم أداء الخدمات المختلفة ( تعليمية – صحية – أمنية – ……. الخ ) البيئة:طقة عمرانية لتحديد المناطق المحرومة لإعادة توزيع الخدمات فيها كما يفيد في مقارنة ما هو مخطط بما هو واقع بالفعل لمنطقة معينة لتحديد الملكيات والمسئوليات القانونية ويساهم في بناء نماذج رياضية للمناطق العشوائية عن طريق تحديد اتجاهات النمو العمراني فيها للحد من انتشارها وكذلك تطوير المناطق القائمة .
4- حماية البيئة :
تقوم نظم المعلومات الجغرافية بتعريف ودراسة العديد من البيئات في اتجاهات عديدة خاصة بطبيعتها الفيزيائية والبيولوجية والكيميائية والمناخية ويقوم بتتبع التغيرات الحادثة في منطقة معينة وتقدير التأثيرات المختلفة على المناطق المجاورة عن طريق مقارنة مجموعة من الصور والخرائط في تواريخ مختلفة
5- الدراسات الاقتصادية والاجتماعية :
تساهم نظم المعلومات الجغرافية في دراسة وتحليل الخصائص الاقتصادية والاجتماعية لمنطقة معينه بناء على معايير خاصة يحددها الخبراء وذلك لاستنتاج المؤشرات التنموية التي تساهم في اتخاذ قرارات مناسبة في كافة اتجاهات التطوير.
6- إنتاج الخرائط لاستخدامات الأراضي والموارد الطبيعية:
باستخدام التقنيات الحديثة لنظم المعلومات الجغرافية يمكن إنتاج خرائط توضح مناطق تجمع الموارد الطبيعية لمنطقة معينه ( مياه –بترول – خامات معدنية … الخ ) التي توضح الاستخدام الحالي للأرض واستنتاج خرائط الاستخدام المستقبلي.
7- استنتاج شكل سطح الأرض :
من الأهمية بمكان إن يعطي نظام المعلومات الجغرافي تصورا دقيقا لشكل سطح الأرض الذي سيتم العمل علية ويتم ذلك عن طريق إدخال الخرائط الكنتورية للمنطقة وباستخدام تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية فيمكن من خلاله استنتاج كميات الحفر والردم في منطقة محددة أو تحديد إشكال مخرجات السيول واتجاهات الميول لأي منطقة.
8- تحسين الإنتاجية :
واحدا من أهم فوائد تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية هو تحسين عملية إدارة الهيئة ومواردها المختلفة لان نظم المعلومات الجغرافية تمتلك القدرة على ربط مجموعات البيانات بعضها مع بعض مع المواقع الجغرافية مما سهل المشاركة في البيانات وتسهيل الاتصال بين الأقسام المختلفة فعند بناء قاعدة بيانات موحدة يمكن لأحد الأقسام الاستفادة من عمل الأخر لان جمع البيانات يتم مرة واحدة فقط يتم استخدامها عدة مرات مما حسن من الإنتاجية وبالتالي فقد زادت الكفاءة الكلية للهيئة
9- اتخاذ القرارات المناسبة :
تنطبق صحة القول المأثور ( البيانات الأفضل تقود لقرار أفضل ) تماما على نظم المعلومات الجغرافية لأنه ليس وسيلة آلية لاتخاذ القرار ولكنة أداة للاستفسار والتحليل مما يساهم في وضع المعلومات واضحة وكاملة ودقيقة أمام متخذ القرار كما تساهم نظم المعلومات الجغرافية في اختيار انسب الأماكن بناء على معايير يختارها المستخدم مثل ( البعد عن الطريق الرئيسي بمسافة محددة وسعر المتر ليزيد عن سعر معين وتحديد حالة المرافق والبعد عن مناطق التلوث ) فيقوم نظام المعلومات الجغرافية بأجراء هذا الاستفسار على قواعد البيانات ويقوم باختيار مجموعة من المساحات التي تحقق هذه الاشتراطات ويترك لمتخذ القرار حرية الاختيار النهائي
10- بناء الخرائط :
إن الخرائط لها مكانة خاصة في نظم المعلومات الجغرافية لأن عملية بناء الخرائط باستخدام نظم المعلومات الجغرافية تعد أكثر مرونة من إي طريقة يدوية أو كارتوجرافية حيث تبدأ هذه العملية ببناء قواعد البيانات ثم التحويل الرقمي للخرائط الورقية المتوفرة ثم يتم تحديثها باستخدام صور الأقمار الصناعية في حالة وجودها ثم تبدأ عملية ربط البيانات بمواقعها الجغرافية وعندئذ يكون المنتج النهائي من الخرائط جاهزا للظهور وهنا يتم إيضاح المعلومات المختارة برموز محددة على الخريطة لتوضيح خصائص محددة مثل ( إظهار مناطق الآثار أو مزرعة على الخريطة وذلك باستخدام رمز مفهوم وحدد وموزع على الخريطة .