ระบบสารสนเทศทางภูมศ ิ าสตร ์ 1 (Geographic Information Sys อ.วุฒชิ ยั แก้วแหวน คณะภูมสิ ารสนเทศศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา Geographic Information System 1 อ. วุฒช ิ ย ั แกวแหวน ้ คณะภูมส ิ ารสนเทศศาสตร ์ มหาวิทยาลัยบูรพา Office: 038-102363 Mobile: 089-9363300 วัน/เวลา/ห้องเรียน บรรยาย วันอาทิตยที ์ ่ 13 พฤศจิกายน 2554 เวลา 13.00 – 21.00 น. วันเสารที ์ ่ 19 พฤศจิกายน 2554 เวลา 13.00 – 21.00 น. ปฏิบต ั ิ วันอาทิตยที ์ ่ 19 พฤศจิกายน 2554 เวลา 15.00 – 21.00 น. วันเสารที ์ ่ 26 พฤศจิกายน 2554 เวลา 13.00 – 21.00 น. วันอาทิตยที ์ ่ 27 พฤศจิกายน 2554 เวลา 08.00 – 10.00 น. การสอบ วันอาทิตยที ์ ่ 19 พฤศจิกายน 2554 เวลา 13.00 – 15.00 น. [สอบครัง้ ที่ 1] [สอบครัง้ ที่ 2] วันอาทิตย ์ 27 พฤศจิกายน 2554 เวลา 10.00 – 12.00 น. Email: wuthichai@buu.ac.th Course Schedule ตำรำ/ หนังสืออ้ำงอิง สานักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมส ิ ารสนเทศ (องคการมหาชน). ตาราเทคโนโลยี อวกาศและภูม ิ ์ สารสนเทศศาสตร.์ กรุงเทพฯ. อมรินทรพริ ้ ติง้ แอนดพลั ์ น ์ บลิช ชิง่ จากัด. สรรคใจ กลิน ่ ดาว. (2542). ระบบสารสนเทศภูมศ ิ าสตร:์ ์ หลักการเบือ ้ งตน. ้ กรุงเทพฯ: สานักพิมพมหาวิ ทยาลัยธรรมศาสตร.์ ์ สุเพชร จิรขจรกุล. (2549). ระบบสารสนเทศภูมศ ิ าสตรและ ์ การใช้โปรแกรม ArcGIS Desktop เวอรชั ่ 9.1. ์ น กรุงเทพฯ. เอส อาร ์ พริน ้ ติง้ แมสโปรดักส์ จากัด. คะแนน - ทดสอบยอย ่ - สอบกลางภาค - สอบปลายภาค 10% 35% 35% GIS--What is it? สารสนเทศทางภูมศ ิ าสตร ์ สารสนเทศเกีย ่ วกับสถานทีต ่ างๆที ป ่ รากฏบนพืน ้ โลก ่ สารสนเทศทีก ่ ลาวถึ งเหตุการณที ้ บนโลกในลักษณะ ่ ์ เ่ กิดขึน ของ อะไร ทีไ่ หนอยางไร เมือ ่ ไหร่ ่ Geographic/geospatial: synonymous GIS--what’s in the S? Systems: เทคโนโลยี ทีร ่ องรับการจัดการขอมู ้ ที่ ้ ลเชิงพืน Science: แนวทางและทฤษฎี Studies: การศึ กษาถึงบริบทของพืน ้ ที่ GI Systems, Science and Studies Which will we do? Systems เทคโนโลยีทใ ี่ ช้จัดเก็บและจัดการขอมู ้ ที่ ้ ลเชิงพืน Science การทาความเขาใจถึ งบริบทของประเด็นตางๆ ผาน ้ ่ ่ ขอมู ้ ที่ ในช่วงเวลาตางๆ ้ ลเชิงพืน ่ ทาความเขาใจถึ งทฤษฎีและบริบททีอ ่ ยูเบื ้ งหลัง ้ ่ อ เทคโนโลยีตางๆ ่ Studies การประยุกตใช ิ าสตรเพื ่ ์ ้ระบบสารสนเทศทางภูมศ ์ อ ศึ กษาถึงเหตุการณต ความถู กตองทั ง้ ในเชิง ่ ้ ้ ์ างๆภายใต กฎหมายและจริยธรรม Defining Geographic Information Systems (GIS) • กระบวนการรวมกั นระหวางข อมู ้ ทีแ ่ ละเทคนิคการ ่ ่ ้ ลเชิงพืน วิเคราะหข ้ ที่ (Tomlinson, 1972) ้ ลเชิงพืน ์ อมู • ความสามารถของเครือ ่ งมือสาหรับการบันทึก การจัดเก็บ การเรียกใช้งาน การแปลง และการแสดงผลขอมู ้ ลเชิง พืน ้ ที่ ทีป ่ รากฏอยูบนพื น ้ โลก (Burroughs, 1986) ่ • ระบบการจัดการฐานขอมู ้ ลบนคอมพิวเตอรส ์ าหรับการ รวบรวม จัดเก็บ การเรียกใช้ การวิเคราะห ์ และการ แสดงผลขอมู ้ ที่ (NCGIA, 1987) ้ ลเชิงพืน • ระบบทีช ่ ่ วยในการตัดสิ นใจ โดยใช้การบูรณาการระหวาง ่ ขอมู ้ ที่ เพือ ่ หาคาตอบทางดานสิ ่ งแวดลอม ้ ลเชิงพืน ้ ้ (Cowen, 1988) สรุปความหมายของระบบ สารสนเทศทางภูมศ ิ าสตร ์ ระบบทีท ่ าหน้าทีใ่ นการรวบรวม จัดเก็บ ตรวจสอบ บูรณาการ และวิเคราะห์ และแสดงผลข้อมูลเชิงพืน ้ ที่ โดยมีพก ิ ด ั ทีส ่ ามารถอ้างอิงได้บนพืน ้ โลก โดยใช้ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ในการ ทางาน ระบบสารสนเทศเฉพาะทางทีจ ่ ด ั เก็บข้อมูลเชิงพืน ้ ทีใ่ น รูปแบบฐานข้อมูล ซึง่ ประกอบไปด้วย กิจกรรมหรือ เหตุการณ์ในช่วงเวลาต่างๆ ในเชิงพืน ้ ที่ โดยเก็บอยู่ An Inelegant Definition for GISy การบูรณาการบนระระบบคอมพิวเตอร์แบบเบ็ดเสร็จ สาหรับการจัดการข้อมูลเชิงพืน ้ ทีป ่ รากฏอยู่บนพืน ้ ผิวโลก เพือ ่ หาความสั มพันธ์และสามารถจัดการ ตัดสิ นใจ โดย อยู่บนพืน ้ ฐานของวิทยาศาสตร์ ชุดเครือ ่ งมือสาหรับวิเคราะหข ้ ที่ ์ อมู ้ ลเชิงพืน ครอบคลุมกระบวนการทัง้ หมดในการจัดการขอมู ้ ที่ ้ ลเชิงพืน รวบรวม จัดเก็บ เรียกใช้งาน วิเคราะห ์ ปรับปรุง และแสดงผล ใช้ตาแหน่งทีช ่ ด ั เจนบนพืน ้ โลกในการสรางความสั มพันธกั ้ ์ บขอมู ้ ล การดาเนินงานทีม่ งุ่ สนับสนุนการตัดสินใจ และสอบถามรายละเอียดเพิม่ เติมทางวิทยาศาสตร์ ภูมส ิ ารสนเทศศาสตร ์ Geoinformatics ระบบกาหนดตาแหน่งบนโลก Global Positioning Systems (GPS) ระบบการกาหนดตาแหน่งบนโลก ทีส ่ ามารถให้คาความถู กตองเชิ ง ่ ้ ตาแหน่งบนพืน ้ โลกไดตั ้ ง้ แต่ 100 เมตร จนถึงระดับมิลลิเมตร โดยแสดงอยูในรู ปแบบของคาพิ ั ่ ่ กด การสารวจขอมู ้ ลจากระยะไกล Remote Sensing (RS) การไดมาซึ ง่ ขอมู มผัสกับขอมู ้ ้ ลโดยไมจ ่ าเป็ นตองสั ้ ้ ล การใช้งานดาวเทียมในการถายภาพพื น ้ ผิวของโลกและส่งขอมู ่ ้ ลภาพ กลับมายังสถานีรบ ั บนพืน ้ โลก ระบบสารสนเทศทางภูมศ ิ าสตร ์ Geographic Information Systems * ข้อมูลทีไ่ (GIS) ด้จาก GPS และ RS จะนาเข้าไปจัดการ วิระบบซอฟต แวร ที ่ าหน้าทีใ่ นการรวบรวม จัดเก็ จัดการ เคราะห์ และแสดงผลในระบบสารสนเทศทางภู มบ ศ ิ าสตร ์ ์ ท ์ วิเคราะห ์ และแสดงผลขอมู ้ ที่ ้ ลเชิงพืน Geographic Information System: คาอธิบายอย่างง่ายๆของ GIS เป็ นการแสดงขอมู ้ ที่ ้ ลเชิงพืน โดยมีฐานขอมู ้ ทีร่ องรับ ้ ลเชิงพืน อยูเบื ้ งหลัง ่ อ ใช้สาหรับจาลองโครงสรางข อมู ้ ้ ล เชิงพืน ้ ทีท ่ ป ี่ รากฏอยูบนพื น ้ โลก ่ จริง มีความถูกตองตรงกั นสิ่ งทีป ่ รากฏ ้ อยูจริ ้ ที่ ทัง้ สิ่ งทีม ่ นุ ษย ์ ่ งในพืน สรางขึ น ้ และสิ่ งทีเ่ กิดขึน ้ โดย ้ ธรรมชาติ โดยที่ มีกระบวนการสื บค้นข้อมูล มีการสรุปข้อมูลเพือ ่ รองรับการ ตัดสิ นใจและสามารถกาหนดเป็ น แนวทางหรือนโยบายได้ ความแตกตางของระบบ GIS จากระบบ ่ อืน ่ ๆ ทีเ่ กีย ่ วของ ้ ระบบการจัดการฐานขอมู ้ ลทีเ่ รียกวา่ MIS ซึ่งความ ้ ล (DBMS)—เป็ นฐานขอมู ชัดเจนเกีย ่ วกับขอมู ดเจนในดานข อมู ้ ลเชิงบรรยายแตขาดความชั ่ ้ ้ ลเชิงตาแหน่ง สามารถบอกถึงชือ ่ เมือง ประเทศ รหัสประเทศ แตไม อระบบพิกด ั ่ มี ่ การบอกถึงคาหรื ่ ทีแ ่ น่นอน บอกรายละเอียดไดในระดั บหนึ่งไดเช เมื กั ้ ้ ่ น เมือง A อยูใกล ่ ้ อง B แตไม ่ ใกล ่ ้ บเมือง C เป็ นตน ้ Automated Mapping (AM) –เป็ นการแสดงผลขอมู ้ ทีใ่ นรูปแบบของแผนที่ 2 ้ ลเชิงพืน มิต ิ แผนทีเ่ ฉพาะเรือ ่ ง มีขอจ ้ ทีม ่ าแสดงผล เนื่องจากแสดงเป็ นแผนทีแ ่ บบ 2 ้ ากัดในการนาฐานขอมู ้ ลเชิงพืน มิต ิ Facility Management (FM) systems- ยังขาดเครือ ่ งมือในการวิเคราะหข ้ ที่ ์ อมู ้ ลเชิงพืน CAD/CAM (computer aided design/drafting)—เป็ นระบบพืน ้ ฐานในการ สร้างและแสดงผลขอมู ้ ลแบบ 3 มิต ิ ไมมี งกับระบบพิกด ั (ใช้พิกด ั สมมุต)ิ ่ การอางอิ ้ CAD จะมีมุมมองของโลกในลักษณะทีเ่ ป็ นลูกบาศก ์ (Cube) แต่ GIS จะเป็ นมุมมองใน ลักษณะรูปทรงรี (Sphere) ขาดคุณสมบัตใ ิ นการสรางนิ พจนส ้ ์ าหรับการสื บคนข ้ อมู ้ ล (ไมสามารถใช ่ ้ if any) ทาไมจึงตองเรี ยน GIS ? Why ้ Study GIS? 80% ขององคกรปกครองส น ่ มีความจาเป็ นตองใช ์ ่ วนทองถิ ้ ้ ้งานขอมู ้ ลทางดาน ้ ภูมศ ิ าสตร ์ อาณาเขต โซน ขอมู ปโภค แหลงรวบรวมขยะ เจาของที ด ่ น ิ จุด ้ ลดานสาธารณู ้ ่ ้ หรือหน่วยบรรเทาสาธารณภัย เป็ นตน ้ ส่วนสาคัญในการพัฒนาประเทศจาเป็ นตองมี องคประกอบทางภู มศ ิ าสตร ์ ้ ์ การจัดการทรัพยากรธรรมชาติและสิ่ งแวดลอม ้ การขนส่งและเครือขายเส ่ ้ นทางคมนาคม ในดานธุ รกิจก็จาเป็ นตองใช างๆ ้ ้ ่ GIS ในการประยุกตกั ์ บงานดานต ้ ่ การเลือกพืน ้ ทีเ่ พือ ่ บริการลูกคา้ การขนส่ง: ประเภทยานพาหนะ การติดตามยานพาหนะ และเส้นทางการเดินรถ เป็ นตน ้ การสารวจทรัพยากรธรรมชาติ เช่น น้ามัน ก๊าซธรรมชาติ เป็ นตน ้ การประการผลผลิตทางการเกษตร วิศวกรรมโยธา และดานโครงสร างพื น ้ ฐาน ้ ้ ดานความมั น ่ คง ้ การวางแผนและการจัดการพืน ้ ทีใ่ นการรบ การใช้งานและการตีความภาพถายจากดาวเที ยม ่ การวิจย ั ทางดานวิ ทยาศาสตรโดยใช ้ ์ ้ GIS ดานภู มศ ิ าสตร ์ ธรณีวท ิ ยา พฤกษศาสตร ์ ้ มานุ ษยวิทยา สั งคมวิทยา เศรษฐศาสตร ์ รัฐศาสตร ์ รัฐประศาสนศาสตร ์ ตัวอยางการประยุ กต ์ GIS: Examples of ่ Applied GIS การวางผังเมือง การ จัดการและการกาหนด นโยบาย การทา Zoning, การวางผัง สิ ทธิในการครอบครองทีด ่ น ิ การพัฒนาดานเศรษฐกิ จ ้ ดานทรั พยากรธรรมชาติ ้ การติดตามความเสี่ ยงของ หลักเกณฑการบั งคับใช้ ์ โปรแกรมการปรับปรุงดานที ่ ้ อยูอาศั ย ่ การตอบสนองในเหตุฉุกเฉิน ตางๆ ่ การวิเคราะหด ์ าน ้ อาชญากรรมในพืน ้ ที่ การจัดเก็บภาษี ทรัพยากร การสสร้างแบบจาลองดานภั ย ้ ธรรมชาติ การบริหารจัดการลุมน ้ ทีน ่ ้า ่ ้า พืน ทวม พืน ้ ทีน ่ ้าขัง ป่าไม้ การ ่ ชลประทาน การวิเคราะหผลกระทบด าน ์ ้ สิ่ งแวดลอม ้ การกาหนดเขตมลพิษและของเสี ย อันตราย การทาแบบจาลองน้าใตดิ ้ น และ การปนเปื้ อนของน้าใตดิ ้ น ดานรั ฐศาสตร ์ ้ การวิเคราะหผลการเลื อกตัง้ ์ การสร้างแบบจาลองเพือ ่ การ คาดการณด างๆ ์ านต ้ ่ ตัวอยางการประยุ กต ์ GIS: Examples ่ of Applied GIS ดานวิ ศวกรรมโยธา ้ การกาหนดตาแหน่งการวาง สาธารณูปโภคใตพื ้ ดิน ้ น การออกแบบการวางแนวถนน ทีไ่ มจ ่ ากัดความเร็ว (freeways) และการขนส่ง การกาหนดจุดซ่อมบารุง โครงสร้างพืน ้ ฐาน ดานธุ รกิจ ้ การวิเคราะหด ์ านประชากร ้ การวิเคราะหการเจาะกลุ ม ์ ่ ตลาด/ การแบงส ่ ่ วนการตลาด การเลือกตาแหน่งทีต ่ ง้ั สาหรับ การบริการ การบริหารการศึ กษา การปรับปรุงพืน ้ ทีก ่ ารศึ กษา การวางแผนในการเก็บขอมูล ดานที ด ่ น ิ และทะเบียน ้ ทรัพยสิ์ น การประเมินราคาทีด ่ น ิ การวิเคราะหผลกระทบด าน ์ ้ การจราจร การกาหนดเขตทีด ่ น ิ ทีม ่ ศ ี ักยภาพ ดานสาธารณสุ ข ้ ระบาดวิทยา การวิเคราะหความต องการด าน ์ ้ ้ สาธารณสุข การกาหนดประเภทของการ ให้บริการดานสาธารณสุ ข ้ การประยุกต ์ GIS ทาอะไรไดบ What GIS ้ าง ้ Applications Do: manage, analyze, communicate ทาให้การใช้ประโยชนข ิ าสตร ์ ์ อมู ้ ลทางภูมศ เป็ นไดในทุ กๆ กิจกรรมในพืน ้ ที่ ้ การผลิตแผนที่ การคานวณขนาดพืน ้ ที่ ระยะทาง เส้นทางที่ เหมาะสม การหาคาความลาดชั น ทิศทาง และความสูงตา ่ ของภูมป ิ ระเทศ ดานการขนส ้ ่ ง: เส้นทางทีเ่ หมาะสม การติดตาม ยานพาหนะ การจัดการจราจร มีการบูรณาการรวมกั นระหวางข อมู ่ ่ ้ ลในอดีต การประยุกต ์ GIS ทาอะไรไดบ What ้ าง ้ GIS Applications Do: manage, analyze, communicate เชือ ่ มโยงความสั มพันธระหว างข อมู ิ าสตรไปเป็ น ่ ้ ลภูมศ ์ ์ ลักษณะของแผนที่ และสามารถอธิบายถึงความ ซับซ้อนของขอมู ้ ทีท ่ ม ี่ ค ี วามหลากหลายได้ ้ ลเชิงพืน อยางกระทดรั ด และกระชับ (e.g ความออนไหวของ ่ ่ สภาพแวดลอม environmental sensitivity). ้ สามารถหาคาตอบเชิงพืน ้ ทีไ่ ดhโดยใช้กระบวนการ สื บค้นขอมู ้ ล สามารถดาเนินการบนแบบจาลองเชิงพืน ้ ทีท ่ ม ี่ ค ี วาม หลากหลายและซับซ้อนได้ (what if scenarios for transportation planning, disaster planning, resource management, utility design) โครงสรางและองค ประกอบในระบบสารสนเทศ ้ ์ ทางภูมศ ิ าสตร ์ GIS System Architecture and Components Data Input Query Input Output: Display and Reporting Geographic Database Transformation and Analysis องคประกอบของ GIS ์ ARC/INF Oไ Software Data Hardware GIS People Process ้ ฐานทีส ่ าคัญสาหรับ GIS ความรู้พืน Knowledge Base for GIS Computer Science/MIS กราฟิ ก การสร้า/ ตกแต่งภาพ ฐานข้อมูล การบริหารจัดการระบบ การรักษาความปลอดภัยข้อมูล Geography and related: การทาแผนที่ ยีออเดซี โฟโตแกรมเมตรี ลักษณะภูมป ิ ระเทศ หลักสถิตเิ ชิงพืน ้ ที่ Application Area: GIS รัฐประศาสนศาสตร์ การวางผังเมือง ธรณีวท ิ ยา การสารวจเชิงพืน ้ ที่ ป่าไม้ การเลือกตาแหน่งทีต ่ ง้ั ทีเ่ หมา การตลาด วิศวกรรมโยธา หลักกฎหมายทางอาชญากรร Take a Break! แบบจาลองขอมู GIS ้ ลทางดาน ้ แบบจาลองของข้อมูล GIS The GIS Data Model: Purpose เพือ ่ ทาการถายทอดข อมู ่ รากฏอยู่ ่ ้ ลทีป บนพืน ้ โลกเขาสู ้ ่ ขอมู ้ ลในรูปแบบ ฐานขอมู ้ ที่ Digital สาหรับทา ้ ลเชิงพืน การดัดแปลง ปรับปรุง เพือ ่ ให้สามารถ วิเคราะหถึ ้ ทีไ่ ด้ ์ งสภาพปัญหาเชิงพืน GIS Stores Data as Layers UTILITIES BUILDINGS TRANSPORTATION HYDROLOGY TOPOGRAPHIC PARCEL 1121 1120 200 1124 1123 REAL WORLD - - GIS Data = Graphics + Attributes Feature Examples Graphic Data Attribute Data - เสา - หม้ อแปลง - สวิทช์ - ความสู งของเสา - Rating KVA - สถานะของสวิทช์ เส้ น Arc - ถนน - สายไฟ - ประเภทของถนน - ขนาดของสายไฟ พืน้ ที่ Polygon - เขตอาเภอ - แหล่ งนา้ - จานวนประชากร - ประเภทแหล่ งนา้ จุด Point GIS Data Architecture Related Spatial Data Attribute Data GIS DATA พืน้ ที่ = 204.56 ตร.กม. ประชากร = 20,000 คน พืน้ ทีเ่ พาะปลูก = นาข้ าว : : : Spatial or Graphic Attribute การเก็บขอมู ล แบบ ้ Raster•เก็บข้อมูลในรูปแบบของ X, Y ข้อมูลเชิงจุด (Cellbased) ในตำรำงกริต (GRID) •แต่ละช่องใช้เก็บค่ำของ ข้อมูลเรียกว่ำ Pixel •เหมำะสำหรับกำรวิเครำะห์ ข้อมูลเชิงพืน้ ที่ (Spatial Analysis) ข้อมูลทัง้ สองรูปแบบสามารถแปลงไป มาได้ Raster Vector Concept of Vector and Raster Real World Raster Representation 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Vector Representation R T R R R H T point line R R R R R R R T T T T H polygon GIS Stores Data as Layers UTILITIES BUILDINGS TRANSPORTATION HYDROLOGY TOPOGRAPHIC PARCEL 1121 1120 200 1124 1123 REAL WORLD - - The GIS Data Model: Implementation Geographic Integration of Information Administrative Boundaries Utilities Zoning Buildings Parcels Hydrography Streets Digital Orthophoto • Data is organized by layers, coverages or themes (synonomous concepts), with each layer representing a common feature. • Layers are integrated using explicit location on the earth’s surface, thus geographic location is the organizing principal. การวิเคราะหซ ้ ที่ ์ ้อนทับพืน (Spatial Overlay Analysis) C B D A B-2 B-1 E C-2 D-2 A-1 พืน้ ที่เพาะปลูก D-3 A-3 E-3 2 1 การเพาะปลูกพืชในพืน้ ทีจ่ ังหวัดต่ างๆ 3 เขตจังหวัด Dumb Images & Smart GIS Data Smart Vector—Pavement polygons Smart Raster—5 feet grids Images—dumb rasters (although they look good!) Layers Vector Layers ชัน ้ ขอมู ้ ลเส้นทางคมนาคม: lines ชัน ้ ขอมู ่ น ิ : polygons ้ ลแปลงทีด Raster (image) Layer Digital Ortho Photograph Layer: Digital Ortho photo: combines the visual properties of a photograph with the positional accuracy of a map, in computer readable form. 0 1500 3000 Feet Projection: State Plane, North Central Texas Zone, NAD 83 Resolution: 0.5 meters Accuracy: 1.0 meters Scale: see scale bar Overlay based on Common Geographic Location Analysis Data Table Scanned Drawing Photographic Image Parcels within a half mile buffer of Park and Central Vector Layers Attribute Tables Raster Layers Anatomy of a GIS Database: City of Plano