المقصود ببناء قواعد بيانات جغرافية هو محاكاة الواقع عن طريق بناء نموذج لة بمكوناتة الموجودة بالطبيعة (Real World Objects)
بالأضافة الي العلاقات التبادلية التي تربط بين هذة المكونات مع أعطاء كل مكون من هذة المكونات الخصائص المميزة له فى الطبيعة (Behaviors) بحيث يحاكى الواقع بكل تفصيلاتة, مما يعظم من الأستفادة من نظم المعلومات الجغرافية, و عملية أنشاء نظام معلومات جغرافى تمر بالعديد من المراحل و التي يمكن أحتصارها في النقاط الاتية:-
-1 جمع البيانات (Data Collection)
يمكن لنظام المعلومات الجغرافي من استخدام المعلومات الموجودة بالخرائط وصور الأقمار الصناعية والصور الجوية والبيانات الإحصائية بشرط أن يكون هناك علاقة مكانية مشتركة بين تلك البيانات ، ويمكن باستخدام نظام المعلومات الجغرافي من التركيز وإيجاد العلاقات بين مختلف الموضوعات التي توجد على الخريطة و عملية جمع البيانات هو العامل الذي يتحكم في الوقت داخل نظام المعلومات الجغرافي و ذلك لأن عملية جمع البيانات من الطبيعة تحتاج إلى وقت و مجهود كبير جدا . كذلك العلاقات بين الموضوعات المختلفة لتحديد البيانات المطلوبة.
-2 الإدخال (Data Input)
قبل
استخدام البيانات الجغرافية في نظام معلومات جغرافي يجب تحويل البيانات إلي شكل رقمي
مناسب . إن عملية تحويل البيانات من خرائط ورقية إلي ملفات رقمية يطلق عليها عملية
التحويل الرقمي (Digitizing).
و
يمكن لنظام المعلومات الجغرافي الحديث القيام بهذه المهمة أوتوماتيكيا"
بالكامل و ذلك في المشروعات الكبيرة باستخدام تكنولوجيا المسح الضوئي(Scanning)
. أما الأعمال الصغيرة فتتطلب التحويل اليدوي باستخدام أجهزة
التحويل الرقمي (Digitizer)
, كما يمكن تحويل لبيانات من صورة (CAD)
إلى صورة (GIS) باستخدام الإمكانيات الحديثة لبرامج نظم المعلومات الجغرافية (Data Conversion
Tools) ,
وفي العصر الحديث معظم أنواع البيانات يمكن الحصول عليها من هيئات وظيفتها جمع
البيانات وتحويلها رقميا" ثم تحميلها مباشرة" إلي نظام المعلومات الجغرافي.
3-المعالجة (Data Manipulation)
أن
أنواع البيانات المخصصة لنظام المعلومات الجغرافي تحتاج إلي أن تحول أو تعدل
بطريقة ما لتصبح ملائمة للنظام. مثال لذلك: المعلومات الجغرافية المتوفرة على بمقاييس
مختلفة فقبل أن تستخدم هذه المعلومات لابد من تحويلها إلي درجة من التفصيل والدقة
لتصبح ملائمة للنظام , وقد يكون هذا التحويل مؤقت للعرض فقط أو يكون دائم خاص
بالتحليل الجغرافي .
وتمنح
تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية عدة أدوات تساعد في تعديل البيانات بمختلف
أنواعها سواء" كانت في الصورة (Raster) و (Vector)
و ذلك
للوصول إلي الصورة الملائمة لتحليل البيانات و تصنيفها و التخلص من البيانات غير
اللازمة .
4- تكامل البيانات (Data integration)
نظام المعلومات الجغرافي
يجعل من الممكن تكامل المعلومات التي من الصعب ارتباطها بطرق أخرى ، وعلى ذلك
فنظام المعلومات الجغرافي يمكن أن يتكون من توليفات من الخرائط المختلفة وذلك
لبناء أو تحليل مختلف المتغيرات ، وباستخدام تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية و
قواعد البيانات الخاصة بشركات المياه مثلا فانه من الممكن محاكاة تصرف المياه في
نظام معلومات متكامل وبالتالي تحديد كميات المياه التي يمكن استخدامها في كل مجال
معين وفى كل منطقة وعليه فان المناطق ذات تصرفات المياه العالية يمكن تحديدها من
خلال نظام المعلومات الجغرافي.
5- توحيد المقاييس والأسقاطات (Data Projection
and scaling completeness)
إن استخدام الخرائط
بمقاييس وأشكال مختلفة داخل نظام المعلومات الجغرافي لابد من معالجتها حتى يمكن
تسجيلها أو تكون متوافقة مع المعلومات التي جمعت من خرائط أخرى وقبل تحليل
البيانات الرقمية يجب أن يتم توفيقها وتوجيهها بمعنى تداخلها
معا"
مجتمعة في نظام المعلومات الجغرافي .
ومن
أهم خصائص أي خريطة هو مستوي الإسقاط لتلك الخريطة والمقصود بإسقاط الخريطة هو
كيفية وضع جزء من سطح الأرض ذو الشكل الكروي على ورقة مسطحة دون حدوث تشوهات
للأبعاد أو الأشكال أو المساحات أو الاتجاهات .
ولا
يوجد نوع إسقاط واحد يحقق تلك الخواص مجتمعة إذ لابد لمحلل نظم المعلومات
الجغرافية من اختيار النوع الذي يحقق له الهدف الذي يسعى إلية في التطبيق الخاص به
وهى عملية ذات درجة عالية من التعقيد وان كانت ذات أهمية كبيرة حيث يتحدد عليها
مدى دقة المعلومات المستنتجة من نظام المعلومات الجغرافي . والإسقاط أحد الأساسيات في عمل الخرائط, والتوحيد
القياسي هو وسيلة رياضية لنقل المعلومات من الأرض ذات الأبعاد الثلاثية إلى بيئة
ذات بعدين سواء على الورق أو إلى شاشة الكمبيوتر ، و يمكن أن تستخدم أنواع مختلفة
من الأسقاطات في الخرائط الجغرافية , و يمكن أن تسقط الخريطة الواحدة على كل هذه
الأنواع من الأسقاطات حيث أن كل إسقاط يكون مناسب لاستخدام محدد .
وكمثال
فان الإسقاط الذي يحافظ على الشكل يمكن أن يعطى مساحات خاطئة والإسقاط الذي يمكن
الاعتماد علية في دقة الاتجاهات قد يعطى أشكالا" غير حقيقية للمعالم على سطح
الأرض . ومعظم البيانات في نظم المعلومات الجغرافية يكون مصدرها من الخرائط المتوفرة
أيا" كان نوع الإسقاط لهذه الخريطة و لذلك فان الكمبيوتر و برامج نظم
المعلومات الجغرافية هي التي تقوم بتجميع تلك البيانات و الخرائط من مصادرها و
أساليب الإسقاط المختلفة إلى قاعدة بيانات موحدة و إسقاط موحد .
6- ربط المعلومات من مصادر مختلفة (Data Collection Sources)
إذا أمكن ربط المعلومات حول سقوط الأمطار في منطقة ما بالصور الجوية للمنطقة مع بعض البيانات الجدولية الخاصة بالتربة والجيولوجيا واتجاهات الميول فأنة من الممكن تحديد أنواع الزراعات المقترحة لهذه المناطق بالنسبة إلي كميات المياه و الوقت الذي سوف تغمر به هذه المناطق بالمياه و في وقت معين من السنة ونظام المعلومات الجغرافي الذي يستطيع أن يستخدم المعلومات من مختلف المصادر بصورها العديدة يمكن أن يساعد في إجراء هذا التحليل . والاحتياجات الأولية لمصدر البيانات تقتصر على أماكن البيانات المختلفة ، ويمكن الإشارة إلي المكان في المحاور الثلاث (x,y,z) لتعبر عن الإحداثيات علي سطح الأرض أو بطريقة أخري لتعبر عن خطوط الطول والعرض أو بنظم أخرى مثل نظام الاكواد أو الترقيم الميلي للطرف . إن أي عنصر متغير يمكن تحديد مكانة علي سطح الأرض يمكن الإفادة يه في نظم المعلومات الجغرافية .والعديد من أجهزة الكمبيوتر ذات البيانات الأولية والتي يمكن أن يشملها نظم المعلومات الجغرافية تم إنتاجها بواسطة وكلاء البرامج والمؤسسات الخاصة.
و ذلك من مختلف أنواع البيانات بالخرائط و صور الأقمار الصناعية و قواعد البيانات
الوصفية و التصوير الجوى و الأجهزة المساحية المختلفة مثل (GPS, Total Station)
....... الخ .
7- نمذجة البيانات (Data Modeling)
ومن مثل هذه الخرائط يمكن عمل خرائط كنتورية لتوزيعات الأمطار ، ويمكن باستخدام الخرائط الثنائية الأبعاد من تحليل الصور لنظم المعلومات الجغرافية لنفس المناطق . ويتزامن مع هذه الخطوة مرحلة هامة تعرف بمرحلة بناء العلاقات المكانية بين المعالم المختلفة (Topology) وهى المقدرة على التعرف على المعالم المحيطة بكل عنصر بمنطقة الدراسة.
وهى
تقوم بربط كل هذه المعالم معا" بحيث تأخذ كل مجموعة منها صفات مشتركة تميزها
عن غيرها من المجموعات ويتم تقسيم المعالم على سطح الأرض إلي ثلاثة أقسام ( نقاط.
خطوط. مضلعات ) ويتم تقسيم كل منها على حسب النوع ( فمثلا": خطوط الطرق تختلف
عن خطوط السكك الحديدية عن خط الشاطئ…. ألخ ) ثم يتم الربط بين هذه الأنواع عن
طريق مجموعة من الخواص منها علي سبيل المثال:
1-
التجاور
: لأي معلم على الخريطة يتم التعرف على
المعالم المجاورة له عن طريق التعرف عما يوجد على اليمين وعلى اليسار ( مثال :
المعلم B يوجد
على يمين المعلم A
) , كما في (شكل 10 ).
2-
الاتصال:
وهى كيفية التعبير عن اتصال الخطوط معا من عدمه ( فمثلا": الطريق C يتصل
بالطريقAB عن طريق النقطة 1 ) , كما في (شكل 11 )
.
3-
الاحتواء :
وهى كيفية التعبير عما يوجد بداخل مضلع معين أو مجموعة من المضلعات من معالم مما
يعتبر حلا لمشكلة معقدة من مشاكل البرمجة
( فمثلا" يمكن باستخدامها تحديد عدد الآبار الموجودة داخل منطقة معينة
أو عدد جسات التربة في قطعة أرض ما ) , كما في (شكل 12 ) .
8- إدارة قواعد البيانات (Data Management)
ونظم
إدارة قواعد البيانات هي المختصة بعملية تخزين وتنظيم و إدارة جميع أنواع البيانات
ومن بينها البيانات المكانية المستخدمة في نظم المعلومات الجغرافية ، ولذلك فان
اعتماد أي نظام معلومات جغرافي على نظم إدارة قواعد البيانات يكون اعتمادا"
أساسيا" حيث يحدث التكامل بين البيانات المرتبة في جداول التي تتعامل معها
نظم إدارة قواعد البيانات بقوة واقتدار وبين البيانات الجغرافية ممثلة في الخرائط
وصور الأقمار الصناعية التي يختص نظام المعلومات الجغرافي بإدارتها والتعامل معها.
9- الاستفسار والتحليل (Data Analysis and Querying)
بمجرد وجود نظام معلومات جغرافي يحتوى على معلومات جغرافية يمكن البدء في سؤال النظام بعض الأسئلة البسيطة مثل:
1.
من
الذي يمتلك قطعة أرض محددة .
2.
ما
هي المسافة بين مكانين .
3. ما هي المناطق المخصصة للاستخدام الصناعي .
كما
يمكن وضع أسئلة تحليلية مثل :
4.
ما
هي المواقع اللازمة لبناء المنازل ؟
5. ما
هي الأماكن الرئيسية لحقول القمح ؟
وتوفر نظم المعلومات الجغرافية كلا" من
إمكانيات الاستفسار ، وأدوات التحليل الدقيق لتوفير المعلومات والتحليلات في وقت
أسرع لمتخذي القرار, بمعنى أنه يمكن الاستفسار عن معلم محدد عن طريق اختياره من
على الشاشة باستخدام الماوس ثم نستعرض بياناته أو انه من الممكن إجراء تحليل
واستفسار كامل بمجموعة من المعايير ثم يتم استعراض النتائج على الشاشة بعد ذلك
لتظهر جميع المعالم التي ينطبق عليها هذه المعايير .
وتصبح نظم المعلومات الجغرافية هي المنفردة في
تحليل البيانات الجغرافية للوصول إلى معلومات يتم الاستعانة بها في و ضع القرارات
في المجالات المختلفة وهي القادرة علي الأجابة علي جميع أنواع الأسئلة سواء
الأحصائية أو المرتبطة بالموقع مثل:-
What
If? (Modeling), What is at? , Where is it? , Where Specific patterns? , What has
changed? .