جـــامعة البحر الحــمــر كلية عـلـــــوم الرض الفصل الدراسي التاسع )كل القسام( :مقرر نظم المعلومات الجغرافية Geographic Information System )(GIS إعداد /أ .علي عثمان علي المحتويات تعريف نظم المعلومات الجيوغرافية مكونات نظام المعلومات الجيوغرافي كيفية عمل نظم المعلومات الجيوغرافية خطوات بناء نظام معلومات جيوغرافي البيانات الخاصة بنظم المعلومات الجيوغرافية التقنيات المرتبطة بنظم المعلومات الجيوغرافية استخدامات نظم المعلومات الجيوغرافية طرق العرض و مخرجات نظم المعلومات الجيوغرافية التطبيقات العملية أ .علي عثمان علي ما هي نظم المعلومات الجغرافية هي وسيلة تعتمد أساسا على استخدام الحاسب اللى فى تجميع ومعالجة وتحليل وعرض البيانات المرتبطة بمواقع جغرافية لستنتاج معلومات ذات أهمية كبيرة تساعد فى اتخاذ قرارات مناسبة . تمتاز نظم المعلومات الجغرافية بأنها تجمع بين عمليات الستفسار والستعلم ) (Queryالخاصة بقواعد البيانات ) ( Data Baseمع إمكانية المشاهدة والتحليل والمعالجة البصرية لبيانات جغرافية من الخرائط وصور القمار الصناعية والصور الجوية الحاجة الي نظم المعلومات الجغرافية ● إمكانية الربط بين البيانات المكانية والوصفية. ● القدرة على التعامل مع عدة طبقات من البيانات في وقت واحد . ● القدرة التحليلية . ● المساهمة في دعم اتخاذ القرارات . الحاجة الي نظم المعلومات الجغرافية مكونات نظام المعلومات الجغرافى يتكون نظام المعلومات الجغرافى من خمسة مكونات أساسية هى : -1اللت/الجهزة).(Hardware -2البرامج ).(Software -3البيانات )(Attribute Data -4الشخاص ).(People -5الوسائل ).(Procedure مكونات نظام المعلومات الجغرافى :اللت مكونات نظام المعلومات الجغرافى :البرمجيات مكونات نظام المعلومات الجغرافى :البرمجيات مكونات نظام المعلومات الجغرافى :البيانات Data ● ● ● من اهم مكونات نظم المعلومات الجيوغرافي. مصد اساسي و حاسم لبناء اي نظام. تكلفة مادية عن تجميعها و ادخالها و حفظها و من ثمعرضها. مكونات نظام المعلومات الجغرافى :الوسائل و المعالجة ● ه*ي مجموع**ة العمليات الت*ي يت*م تنفيذه*ا في النظام وتشم*ل ادراج ال*بيانات التفص*يلية الخاص*ل بك*ل طبق*ة ،وكل عمليات التحوي**ل ،التعدي**ل ،التحلي**ل واخراج البيانات بالصورة النهائية. مكونات نظام المعلومات الجغرافى :الوسائل و المعالجة خطوات بناء نظام معلومات جغرافى خطوات بناء نظام معلومات جغرافى - 1جمع البيانات. - 3المعالجة . -2الدخال . -4تكامل البيانات . - 5توحيد المقاييس والسقاطات ،وهذه بعض أنواع السقاطات . خطوات بناء نظام معلومات جغرافى خطوات بناء نظام معلومات جغرافى -6ربط المعلومات من مصادر مختلفة تابع :خطوات بناء نظام معلومات جغرافى نمذجة البيانات إدارة قواعد البيانات الستفسار والتحليل البيانات الخاصة بنظم المعلومات الجغرافية أول" :الخرائط ثانيا" :الصور الجوية ثالثا" :صور القمار الصناعية رابعا" البيانات الجدولية و الحصائية التقنيات المرتبطة بنظم المعلومات الجغرافية الستشعار عن بعد ).(Remote Sensing نظم تحديد المواقع على سطح الرض ). (GPS الجيوديسيا والفوتوجرامترى . علم بناء ورسم الخرائط . نظم إدارة قواعد البيانات . نظم التصميم الهندسى ). (CAD استخدامات نظم المعلومات الجغرافية فى المجالت المختلفة أول :فى تحليل الشبكات. ثانيا :إدارة الزمات . ثالثا :فى مجال الخدمات الطبية الطارئة . رابعا :التخطيط العمرانى . خامسا :حماية البيئة . سادسا :الدراسات القتصادية والجتماعية . سابعا :إنتاج خرائط استخدامات الراضى والموارد الطبيعية . ثامنا :إستتناج شكل سطح الرض. تاسعا :تحسين إنتاجية الهيئات . عاشرا :اتخاذ القرارات المناسبة . حادي عشر :بناء الخرائط . و اخري....... طرق العرض في برامج نظم المعلومات الجغرافية -1خرائط . بياني . -2تقارير . -3رسم تقارير رسم بياني خرائط مخرجات برامج نظم المعلومات الجغرافية خرائط ورقية النترنت مستندات GIS Data صور كيف يعمل نظام المعلومات الجغرافى يقوم نظام المعلومات الجغرافى بتخزي}ن المعلومات ع}ن العال}م الخارجي فى هيئ}ة مجموع}ة من الطبقات المتفردة المتص}}لة ببعضه}}ا جغرافي}}ا ف}}ى صورة بسيطة ولكن غاية فى القوة ومن الناحية العلمي}}}ة حي}}}ث يت}}}م تعديليه}}}ا وتحليلها واجراء العدي}}د م}}ع العمليات الحسابية، الحص}}}ائية ،المكاني}}}}ة ،الهيدرولوجية ...الخ أثبت}ت أهميته}ا ف}ى ح}ل العدي}د من مشكلت العال}}}م الخارج}}}ى بدء}}}ا من التط}}}بيقات البس}}}يطة الت}}}ى له}}}ا علقة بمشاك}ل الحياة اليومي}ة وحت}ى التطبيقات المعقدة الت}ى ق}د تص}ل ال}ى عمل نموذج لدورة المحيط الكونى. كيف يعمل نظام المعلومات الجغرافى كيف يعمل نظام المعلومات الجغرافى كيف يعمل نظام المعلومات الجغرافى البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية البيانات ،Dataالمعلومات Informationو المعرفة Knowledge البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Dataٍ : البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Dataٍ : -1المعلومات الخطية Vector Data : هي صيغ او طرق لتمثيل المعلومات المكانية بتراكيب و مكونات اساسية نسميها بالمكونات البسيطة وهي ) النقطة ،الخط و المساحة( و التي تعرف عدديا و تسمي العلقات بينها بالعلقات المكانية او بالطوبولوجية . Topology البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Dataٍ : -1المعلومات الخطية Vector Data : النقاطPoints :اذا كانت الظاهرة صغيرة و ل ترقي لن تمثل بخط و ليس لها العرض الكافي لتمثيل المساحة ،فاننا نسميها نقطة و تكون عديمة البعد او ذات بعد صفري). (D-0 الخطوط Lines :اذا كانت الظاهرة تبدا بنقطة و تتبع بقية اجزاء الظاهرة حتي تنتهي بنقطة اخري فاننا نسميها خط ،لزا فانة يتكون من نقطين او اكثر و هو ذو بعد واحد ).(D-1 -دقة ظاهرة ما تعتمد علي كثافة النقاط الوسيطة. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Dataٍ : -1المعلومات الخطية Vector Data : المساحةArea :اذا كانت الظاهرة لها عرض اي ذات بعدين ) (D-2فاننا نسميها مساحة Areaو في بعض البرامج و كتب يشار ايها بكلمة مضلع ) ( Polygonو تتكون من عدده خطوط متصل مع بعضها البعض و يكون الشكل مغلقا . البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Dataٍ : -1المعلومات الخطية Vector Data : -المساحةArea : البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Dataٍ : -2المعلومات الشبكية Raster Data : ه ي عبارة ع ن معلومات جغرافي ة تمثل علي شكل شبكة او مصفوفة من بعدين من الخلي ا الص غيرة تس مي " بكسل" و حدة صورية )(Pixel = Picure Element – لك ل بكس ل قيم ة تعك س نوع المعلم المقاب ل له ا ،و يحدد موق ع البكس ل برقم الصف Rowو العمود . Column ك ل بكس ل عبارة ع ن متوس ط اضاءه اوالمتصاص المقاس اكترونيا لنفس الموقع علي مقياس التدرج الرمادي )Gray .(Scale يع بر ع ن البكس ل برق م يسمي العددالرقمي) (Digital Number= BDو هذة القيم هي اعدد صحيجة موجبة. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Dataٍ : -2المعلومات الشبكية Raster Data : تس جل العداد الرقمي ة DNعادة فيمدي يمت د من )،(127-0) ، (63-0 )،(1023-0)،(511-0 )،(225-0 ).(2047-0 و تمثل مجالت المدي المذكورمحموعة من العداد الصحية التي يمكن تسجيلها باستخدام مقاييس ترميز ثانية )Binary Computer Coding (Scalesذات 6،7،8،9،10بايت علي التوالي(2x ) . ) ، 29 =512 ،27=128 ، 26 =64 (211=2048 ، 210=1024 الصفر يمثل اللون السود و اعلي قيمة تمثل اللون البيض البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Data -2المعلومات الشبكية Raster Data حجم البكسل هو اساس دقة الصورة. كلما صغر حجم البكسل كلما ذات دقة الصورة. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -1المعلومات المكانية Spatial Data -2المعلومات الشبكية Raster Data البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -3المعلومات الوصفية Attribute Data: ه ي الت ي تع بر ع ن الصفات والحقائ ق و ه ي مرتبطة بالمعلومات المكانية. عرفها بعض العلماء بانها :بياناتجدولي ة و نص ية تهت م بوصف الخص ائص الجغرفي ة للظواهر و المعال م عل ي الخريط ة ،مث ل :اسم المنطق ة ،اس م مال ك العقار ،حالة العقار ،عدد السكان ،نسية الرطوبة، نوع التربة. تكون ف ي شك ل جداول و لبد انتربط بالمعلومات المكانية لن هذا من اه م مميزات نظم المعلومات الجغرافية. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -3المعلومات الوصفية Attribute Data: ه ي الت ي تع بر ع ن الصفات والحقائ ق و ه ي مرتبطة بالمعلومات المكانية. عرفها بعض العلماء بانها :بياناتجدولي ة و نص ية تهت م بوصف الخص ائص الجغرفي ة للظواهر و المعال م عل ي الخريط ة ،مث ل :اسم المنطق ة ،اس م مال ك العقار ،حالة العقار ،عدد السكان ،نسية الرطوبة، نوع التربة. تكون ف ي شك ل جداول و لبد انتربط بالمعلومات المكانية لن هذا من اه م مميزات نظم المعلومات الجغرافية. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية - 4العلقات المكانية ) -الطوبولوجيا( Topology مفهوم الطوبولوجية او العلقات المكانية يسمج بالمحافظة علي التحام و تماسك المعالم وذلك باستبعاد كل ازدواجية في الخطوط او السلسل او النقاط .و بذلك يتم تلفي المعلومات الزائدة بغية انتاج قاعدة بيانات جغرافية متراصة تسهل معها عميات التحرير . Editing و هو احد فروع علم الرياضيات و له اهمية كبيرة في انظمة المعلومات الجغرافية حيثيظهر القوة التحليلة المكانية لها بل هو ما يميز انظمة المعلومات الجوغرافية GISعن غيرها .سواء كانت انظمة الرسم بالحاسب CADاو انظمة ادارة المعلومات MIS عرف العام بروجورون Bergeronالطوبولوجيا Topologyبأنها فرع من الرياضياتيعال ج علقات الجوار المتواجدة بي ن الشكال الهندس ية و ه ي علقات ل تتاث ر بتسوه الشكال. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية - 4العلقات المكانية ) -الطوبولوجيا( Topology تعرف المعلومات المكانية بمفهومين اساسيين هما:** الول :التحدي د المكان ي و الذي يحدد الوضعي ة الهندس ية لمعل م موجود ف ي الطبيعة ) مدرسة ،طريق....،الخ( و يسمح بحساب العناصر الهندسية المميزة لهذا المعلم كالطول و العرض و المساحة. ** الثاني :العلقات الطوبولوجية و هي التي تصف الروابط و العلقات التي تربط بين هذة المعالم. و هو احد فروع علم الرياضيات و له اهمية كبيرة في انظمة المعلومات الجغرافية حيثيظهر القوة التحليلة المكانية لها ،بل هو ما يميز انظمة المعلومات الجوغرافية GISعن غيرها .سواء كانت انظمة الرسم بالحاسب CADاو انظمة ادارة المعلومات MIS عرف العام بروجورون Bergeronالطوبولوجيا Topologyبأنها فرع من الرياضياتيعال ج علقات الجوار المتواجدة بي ن الشكال الهندس ية و ه ي علقات ل تتاث ر بتسوه الشكال. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية - 4العلقات المكانية ) -الطوبولوجيا( Topology العلقات الطبولوجية لمعلم ما تكمل وصفة الهندسي ) شكلة و تحديد مكانة( و هي مطلوبةفي طرق التحلي ل المكان ي ،و النظام الذي يحتوي عل ي قاعدة بيانات جغرافي ة طوبولوجية جيدة يدعم بشكل كبير فعالية نظام المعلومات الجغرافية كاداه مساعدة في اتخاذ القرار. يمكن ايضا بطرق التحرير) (Editingفي برامج نظم المعلومات الجغرافية اضافة علقاتطوبولوجية علي قاعدة جغرافية سبق ان حددت هندسيا. هنال ك مكونات بس يطة مس تخدمة لتحدي د العلقات الطوبولوجي ة للمعلومات المكاني ة التيتتضمن قواد بيانات انظمة المعلومات الجغرافية و هي: العقد -:Nodesهي بداية او نهاية الخط في السلسلة. السلسل -: Chainsهي شبيهة بالخطوط حيث تبدا كل سلسلة بعقدة و تنتهي بعقدة ،وهي تستخدم لتعيين حدود منطقة ما او عناصر مساحية . المضلعات -: Polygonsهي حلقة متصلة حيث تتكون كل حلقة من عدة سلسل متصلةمع بعضها. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية - 4العلقات المكانية ) -الطوبولوجيا( Topology اهم العلقات الطبولوجية في انظمة المعلومات هي -: -1علقة الرتباط او التصال -: Connectivityهي التي تحدد أيا من السلسل مرتبطة بأي من العقد. -2علقة التجاه -:Directionو هي التي تعرف التجاه من عقدة الي عقدة في السلسلة. -3علقة الجوار -:Adjacencyهي التي تحدد ايا من المضلعات علي اليسار و اي منها علي يمين السلسلة. البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -العلقات المكانية ) -الطوبولوجيا( Topology البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية -5ربط المعلومات الوصفية بالمعلومات المكانية: تستخدم انظمة المعلومات الجغرافية قواعد البيانات Databaseلتخزين كل المعلوماتالوصفية و المعلومات المكانية و العلقات الطبولوجية لمختلف المكونات المكانية. -يعطي كل عنصر رقما للتعريف يمس .ID or Identifier / Object ID البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: ترتبط عملية نجاح نظم المعلومات الجغرافية بدرجة دقة المعلومات و نوعيتها ،و من انواع الدقة المطلوبمراعاتها في المعلومات ،دقة مطابقتها مع الموقع الحقيقي علي الرض. يجب الختيار بدقة لكل من التي-: *-1المرجعية الرضية ) الرجاع الجغرافي( . Geo-references *-2نظام الحداثيات Coordinate System *-3السقاط Projections البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: *-1الرجاع الجيوغرافي Georeference يجب ان تتوفر الخصائص الثالية في عملية الرجاع الجغرافي-: -1ان يكون فريد : Uniqueالموقع الواحد ل يعبر إل عن مكان واحد محدد. -2يجب ان سكون قابل للنتشار بسهولة Shared -3يجب ان يكون ثابت مع الزمن Persistent through time . توفر عملية الرجاع ميزتان اساسيتان - 1الدقة في تتحديد الموقع .لنها تستند علي الموقع الجيوغرافي الذي يعتمد علي القياسات و التي يطلق عليها الرجاع الجيوغرافي المتري Metric Georeferenceمثل خطول الطول , Lognitudeو دوائر العرض Latitude -2يمكن حساب المسافة بين موقعين. المسافة يين كل خطيي طول عند خط الستواء تساوي 360/2n -المسافة بين خطي طول متجاورين عند اي خط عرض غير خط الستواء تساوي 360/2n cosФ البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: *-1الرجاع الجيوغرافي Georeference WGS84 World Geodetic System 1984 UTM Universal Transverse Mercator البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: *-2نظام الحداثيات Coordinate System يعرف نظام الحداثيات بانة مجموعة من القيم العديدة توضح موقعا ما بالنسبة لنظام الحداثي. و يستخدم نظام الحداثيات كوسيلة او طريقة لتحديد مكان معلم ما في منطقة باستخدام ارقام عددية.الفرضية الولي في نظم الحداثيات هي تمثيل يسطح الرض غير المنتظم و غير المعرف الي شكل معرف يعرف بالجيود Geoid الجيود : Geoidهو شكل فيزيائي يعرف بسطح متعامد في جميع نقاطة علي اتجاه الجاذبية الرضية و يمر في متوسط سطح البحار .ياخذ شكل بيضاوي Ellipsoid البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: *-2نظام الحداثيات Coordinate System البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: *-2نظام الحداثيات Coordinate System -هناك نوعان من انظمة الحداثيات -1الحداثيات الكروية او الرضية Global Coordinates يستخدم في الخرائط التي تغطي مساحاتكبيرة و ذات مقياس رسم صغير. يسمي بالحداثيات الجغرافية الحقيقية اياحداثيات الموق ع الحقيق ي بالنس بة لسطح الرض الكروي الحقيق ي عل ي هيئة قراءات لخطوط الطول و دوائر العرض. GCS- Geographic Coordinate System البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: *-2نظام الحداثيات Coordinate System تابع -هناك نوعان من انظمة الحداثيات -2الحداثيات المستوية Cartesian Coordinates يس تخدم ف ي الخرائ ط الت ي صغيرة و ذاتمقياس رسم كبير جدا. U TM – Universal Coordinate System UTM Zones البيانات و المعلومات في نظم المعلومات الجوغرافية – 6ربط المعلومات بالمواقع الجغرافية-: *-3مساقط الخرائط Projections المساقط :هي وسيلة رياضية و هندسية يتم بواسطتها تحويل شكل الكرة الرضية البيضاوي اليشكل مستو معرف هندسيا. توج د عدة مساقطتعتم د ف ي شكل هندس ي مختلف لتمثيل سطح الرض. Conicall Azimuthal Cylindrical نهاية المحاضرة