การอบรมระบบภูมิศาสตร์สารสนเท(GIS) บทที่ 1 การทำความรู้จักกับ GIS

  จากที่เคยกล่าวมาก่อนหน้านี้ว่ากลุ่มงานสารสนเทศฯจะอบรมเจ้าที่ในกลุ่มงานในเรื่องระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ นั้น ตอนนี้ได้ดำเนินการออกแบบหลักสูตรเป็นที่เรียบร้อย ซึ่งเราจะเริ่มที่บทแรกกันก่อนเลย

บทที่ 1  ทำความรู้จักกับ GIS

GIS มากจากคำว่า : Geographic Information Systems ซึ่งก็หมายถึง ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ 
        
         ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์เป็นเทคโนโลยีที่เก็บแผนที่ไว้ในระบบคอมพิวเตอร์  ที่มีข้อมูลเชิงบรรยายเข้ามาเกี่ยวข้องทางด้านกราฟิก  ข้อมูลทางด้านภูมิประเทศ  หากเรามองแผนที่ๆหนึ่ง  จะได้จากแผนที่คือ  เรื่องของตำแหน่ง  ดูแผนที่เพื่อให้ทราบตำแหน่ง  ทิศทาง  ระยะทาง  ดูเพื่อให้ทราบพื้นที่  สิ่งเหล่านี้ก็จะเป็นการนำมาประมวลผลต่อไป
          สรุปก็คือ  ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์  เป็นเทคโนโลยีสำหรับการสำรวจ  จัดสร้าง  จัดการ  วิเคราะห์  ใช้งาน  และนำเสนอข้อมูลสารสนเทศภูมิศาสตร์ผ่านระบบคอมพิวเตอร์ 
          สมมติว่า  เรามีโลกอยู่ใบหนึ่ง  ที่เป็นโลกจริง ๆ  เพื่อจัดทำเป็นแผนที่โดยแยกเป็นชิ้น ๆแล้วเก็บไว้ในฐานข้อมูล  แล้วถึงนำมาวิเคราะห์ใช้ในการตัดสินใจ  ใช้ในการวางแผน  ใช้ในการมอนิเตอร์งานต่าง ๆ  ในพื้นที่หรือในองค์กรที่เราอยู่  นี้คือภาพรวมของข้อมูลเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศ

เทคโนโลยีภูมิสารสนเทศสำคัญอย่างไร  ?
        มีความสำคัญดังนี้  คือ
        - ข้อมูลที่มนุษย์ต้องการเกือบทั้งหมด  เกี่ยวข้องกับสิ่งต่าง ๆบนโลก
        - ข้อมูลตำแหน่งที่ตั้งของสิ่งต่าง ๆบนโลก  ที่เป็นปัจจัยสำคัญต่อการตัดสินใจของมนุษย์
        - ช่วยให้มีฐานข้อมูลภูมิสารสนเทศ (แผนที่)  ที่จัดเก็บในรูปแบบข้อมูลดิจิตอล
        - ช่วยในการวิเคราะห์ข้อมูล เพื่อประโยชน์ในการตัดสินใจ

คำถามที่ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์สามารถตอบได้ มีดังนี้
1.ตำแหน่ง (Location) 
         ต้องการตอบคำถามเกี่ยวกับอะไร (What) อยู่ที่ไหน (Where) ซึ่งอาจจะบอกได้หลายอย่าง เช่น
ชื่อสถานที่ รหัสไปรษณีย์ พิกัดอ้างอิงทางภูมิศาสตร์
2.สถานภาพหรือเงื่อนไข (Condition) 
          โดยการกำหนดเงื่อนไขต่าง ๆ เชิงพื้นที่ แทนที่จะตอบคำถามโดยตรงเป็นการวิเคราะห์เพื่อตอบคำถามตามเงื่อนไข เช่น หาพื้นที่ป่าเสื่อมโทรมในชุมชนเนื้อที่ไม่น้อยกว่า 20 ไร่ ห่างจากหมู่บ้านไม่เกิน 10 กิโลเมตร และอย่างในพื้นที่ป่าต้นน้ำชั้น 1A เป็นต้น
3.แนวโน้ม (Trend) 
          เพื่อหาการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ในช่วงเวลาที่กำหนด เช่น แนวโน้มเนื้อที่การรุกคืบของไม้เบิกนำ อีก 10 ปีข้างหน้า ในพื้นที่ป่าชายเลนบริเวณอ่าวปากพนัง เป็นต้น
4.รูปแบบ (Pattern) 
         รูปแบบพื้นที่ที่ปรากฏเป็นอย่างไร เช่น หากถามว่าการอาศัยอยู่ใกล้โรงงงานนิวเคลียร์เป็นสาเหตุให้เกิดโรคมะเร็งหรือไม่ เราสามารถทำได้โดยการหารูปแบบตำแหน่งที่อยู่อาศัยของประชากรที่เป็นมะเร็ง เพื่อดูความสัมพันธ์กับตำแหน่งของโรงงานนิวเคลียร์ ตามคำถามนี้เราอาจจะหาว่ามะเร็งเป็นสาเหตุหลักของผู้คนที่อาศัยอยู่ใกล้โรงงานนิวเคลียร์ ซึ่งเราอาจหารูปแบบที่ผิดปกติจากตำแหน่งที่อยู่ของประชากร
5.จำลองเหตุการณ์ (Modeling) 
           เพื่อที่จะตอบคำถามว่าอะไรเกิดขึ้นถ้ามีเหตุการณ์อย่างหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นอีกอย่างหนึ่ง ซึ่งต้องการข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial data) และสารสนเทศ (Information) ที่เป็นไปตามหลักการทางวิทยาศาสตร์ ตัวอย่าง ปัญหาการสูญเสียดิน (Soil loss) เช่น ปัจจัยน้ำฝน (Rainfall erosivity factor) ดิน (Soil erosivity factor) ความลาดชันและความยาวของพื้นที่หรือสภาพภูมิประเทศ (Slop length and Slope gradient factor) พืชคลุมดิน (Crop management factor) และการควบคุมการชะล้างของดิน (Conservation practice factor) หากปัจจัยใดปัจจัยหนึ่งเปลี่ยนไป ก็สามารถจำลองปริมาณการสูญเสียดินได้ เป็นต้น

ประโยชน์ของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ในด้านสิ่งแวดล้อม
           การประยุกต์ใช้ GIS เพื่อทดลองสร้างแบบจำลองทางด้านสิ่งแวดล้อม มีใช้กันอย่างแพร่หลายในต่างประเทศ เช่น การสร้างแบบจำลองสามมิติแสดงการถล่มของภูเขา การสร้างแบบจำลองระดับน้ำใต้ดิน แบบจำลองความสูงของภูมิประเทศ แบบจำลองแสดงการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ ป่าไม้ตามเวลาที่เปลี่ยนไป แบบจำลองแสดงการกระจายของมลพิษในอากาศหรือแบบจำลองสามมิติของเมือง ซึ่งการสร้างแบบจำลองใน GIS จะช่วยให้ผู้ใช้สามารถทำความเข้าใจกับลักษณะของพื้นที่ได้โดยง่าย และเป็นการเพิ่มการรับรู้แบบเสมือนจริงในรูปแบบของสามมิติ ซึ่งชาวยลดความผิดพลาดในการตั้งสมมุติฐานเกี่ยวกับปัญหาที่เกิดขึ้น นอกจากนี้ GIS สามารถประยุกต์ใช้ทั้งในการวางแผนและบริหารจัดการ การอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม รวมทั้งเรื่องวิกฤตสิ่งแวดล้อม การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม ศึกษาหาสาเหตุปัจจัยแหล่งกำเนิดมลพิษ ตลอดจนการวิเคราะห์เพื่อสร้าง Model ในการวางแผนการใช้ที่ดินให้เหมาะสมกับศักยภาพของดิน และสอดคล้องกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งการวิเคราะห์ดังกล่าวส่งผลต่อประสิทธิภาพและประสิทธิผลในการบริหารจัดการด้านสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างยิ่ง

ซึ่งพอสรุปประโยชน์ที่จะ ได้รับดังนี้
       1.การแสดงแผนที่เฉพาะกิจ เพื่อแสดงกิจกรรมของมนุษย์ในรูปแบบของการใช้ประโยชน์ที่ดิน รวมทั้งแสดงตำแหน่งที่ตั้งว่ากระจายอยู่บริเวณใดบ้างสามารถมองภาพรวมของการใช้ ทรัพยากรธรรมชาติที่จะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
        2.การแสดงข้อมูลเกี่ยวกับพื้นที่ว่าเป็นอะไร อยู่ที่ไหน มีปริมาณและคุณภาพเป็นอย่างไรหรือ มีอะไร เช่น เป็นพื้นที่ป่าไม้ โรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น
        3.การวัดและนับปริมาณ เช่น คำนวณพื้นที่ของอำเภอ ของพื้นที่นาข้าว คำนวณความยาวของถนน หรือคำนวณความหนาแน่น เป็นต้น
      4.การวิเคราะห์แนวกันชนรอบจุด หรืออาณาบริเวณที่จะได้รับผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมจากกิจกรรมต่างๆ หรือแสดงพื้นที่ที่มีความเสี่ยงจากการเกิดปัญหาต่างๆ เช่นบริเวณที่อยู่ใกล้โรงโม่หินในรัศมี 500 เมตร บริเวณแม่น้ำ หรือแหล่งน้ำที่ใกล้โรงงานอุตสาหกรรมที่ควรควบคุมดูแลเป็นพิเศษ เป็นต้น
        5.การซ้อนข้อมูลหรือแผนที่หลายๆ ชั้น ทำให้ได้ข้อมูลหลายปัจจัยในพื้นที่เดียวกันสามารถวิเคราะห์สภาพพื้นที่บริเวณเดียวกันจากหลายปัจจัยได้ในเวลาอันสั้น
6.การสร้างแบบจำลองเหตุการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในพื้นที่ สามารถให้คำตอบในการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมเช่น แบบจำลองความสูงของพื้นที่ ทำให้ทราบความสูงต่ำของพื้นที่ภูมิประเทศความลาดชัน สามารถวิเคราะห์พื้นที่จะเกิดการ พังทลายดินสูง เป็นต้น
7.การปรับปรุงฐานข้อมูลให้ทันสมัยได้อย่างง่ายและมีมาตรฐาน ทำให้สามารถติดตามประเมินผลการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งยังสามารถเก็บรักษาและเรียกแสดงข้อมูลได้อย่างรวดเร็วมีความถูกต้องตลอดจนสามารถแลกเปลี่ยนฐานข้อมูลระหว่างหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้อีกด้วย

องค์ประกอบของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์
องค์ประกอบหลักของระบบสารสนเทศ จัดแบ่งออกเป็น 5 ส่วนใหญ่ ๆ คือ
          -  อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ (Hardware)
          -  โปรแกรม (Software)
          -  ขั้นตอนการทำงาน (Methods)
          -  ข้อมูล (Data)
          -  และบุคลากร (People)

โดยมีรายละเอียดของแต่ละองค์ประกอบดังต่อไปนี้ 
          1.อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ คือ เครื่องคอมพิวเตอร์รวมไปถึงอุปกรณ์ต่อพ่วงต่าง ๆ เช่น Digitizer, Scanner, Plotter, Printer หรืออื่น ๆ เพื่อใช้ในการนำเข้าข้อมูล ประมวลผล แสดงผล และผลิตผลลัพธ์ของการทำงาน 
           2.โปรแกรม คือชุดของคำสั่งสำเร็จรูป เช่น โปรแกรม Arc/Info, MapInfo ฯลฯ ซึ่งประกอบด้วยฟังก์ชั่น การทำงานและเครื่องมือที่จำเป็นต่าง ๆ สำหรับนำเข้าและปรับแต่งข้อมูล, จัดการระบบฐานข้อมูล, เรียกค้น, วิเคราะห์และจำลองภาพ 
           3.ข้อมูล คือข้อมูลต่าง ๆ ที่จะใช้ในระบบ GIS และถูกจัดเก็บในรูปแบบของฐานข้อมูลโดยได้รับการดูแล จากระบบจัดการฐานข้อมูลหรือ DBMS ข้อมูลจะเป็นองค์ประกอบที่สำคัญรองลงมาจากบุคลากร 
           4.บุคลากร คือ ผู้ปฏิบัติงานซึ่งเกี่ยวข้องกับระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ เช่น ผู้นำเข้าข้อมูล ช่างเทคนิค ผู้ดูแลระบบฐานข้อมูล ผู้เชี่ยวชาญสำหรับวิเคราะห์ข้อมูล ผู้บริหารซึ่งต้องใช้ข้อมูลในการตัดสินใจ บุคลากรจะเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในระบบ GIS เนื่องจากถ้าขาดบุคลากร ข้อมูลที่มีอยู่มากมายมหาศาลนั้น ก็จะเป็นเพียงขยะไม่มีคุณค่าใดเลยเพราะไม่ได้ถูกนำไปใช้งาน อาจจะกล่าวได้ว่า ถ้าขาดบุคลากรก็จะไม่มีระบบ GIS 
            5.วิธีการหรือขั้นตอนการทำงาน คือวิธีการที่องค์กรนั้น ๆ นำเอาระบบ GIS ไปใช้งานโดยแต่ละ ระบบแต่ละองค์กรย่อมีความแตกต่างกันออกไป ฉะนั้นผู้ปฏิบัติงานต้องเลือกวิธีการในการจัดการกับปัญหาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับของหน่วยงานนั้น ๆ เอง

แผนที่และข้อมูลเชิงพื้นที่
           แผนที่ คือ สิ่งที่แสดงลักษณะของผิวโลก ทั้งที่เป็นอยู่ตามธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นโดยแสดงลงบนพื้นราบ อาศัยการย่อส่วนให้เล็กลงตามขนาดที่ต้องการและใช้เครื่องหมายหรือสัญลักษณ์แทนสิ่งที่ปรากฏอยู่ บนผิวโลก

            ข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial data) มีส่วนประกอบ 2 ส่วน คือ
                1.ข้อมูลเชิงภาพ (Graphic data) สามารถแทนได้ด้วย 2 รูปแบบพื้นฐาน
                   -  ข้อมูลแบบเวกเตอร์ (Vector format) คือ ข้อมูลแสดงทิศทาง (Vector Data) คือข้อมูลที่แสดงด้วย จุด เส้น หรือพื้นที่ ที่ประกอบด้วยจุดพิกัดทางแนวราบ (X , Y) และ/หรือ แนวดิ่ง (Z) หรือ Cartesian Coordinate System ถ้าเป็นพิกัดตำแหน่งเดียวก็จะเป็นค่าของจุด ถ้าจุดพิกัดสองจุด หรือมากกว่าจะเป็นค่าของเส้น ส่วนพื้นที่นั้นจะต้องมีจุดมากกว่า 3 จุดขึ้นไป และจุดพิกัดเริ่มต้นและจุดพิกัดสุดท้ายจะต้องอยู่ตำแหน่งเดียวกัน เช่น ถนน แม่น้ำ ขอบเขตการปกครอง
                   -  ข้อมูลแบบแรสเตอร์ (Rastor format) คือ ข้อมูลที่มีโครงสร้างเป็นช่องเหลี่ยม เรียกว่า จุดภาพ หรือ Grid cell เรียงต่อเนื่องกันในแนวราบและแนวดิ่ง ในแต่ละจุดภาพสามารถเก็บค่าได้ 1 ค่า ความสามารถแสดงรายละเอียดของข้อมูลขึ้นอยู่กับขนาดของเซลล์ ณ จุดพิกัดที่ประกอบขึ้นเป็นฐานข้อมูลแสดงตำแหน่งชุดนั้น ค่าที่เก็บในแต่ละจุดภาพสามารถเป็นได้ทั้งข้อมูลลักษณะสัมพันธ์ หรือรหัสที่ใช้อ้างอิงถึงข้อมูลลักษณะสัมพันธ์ที่เก็บอยู่ในฐานข้อมูลก็ได้ Raster Data อาจแปรรูปมาจากข้อมูล Vector หรือแปรจาก Raster ไปเป็น Vector หรือแปรจาก Raster ไปเป็น Vector แต่เห็นได้ว่าจะมีความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปข้อมูล เช่น ข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม เป็นต้น
               2.ข้อมูลตารางอธิบาย (Attribute data) เป็นข้อมูลที่เกี่ยวกับคุณลักษณะต่างๆ ในพื้นที่นั้นๆ และแสดงออกมาเป็นข้อมูลตาราง ได้แก่ ข้อมูลการถือครองที่ดิน ข้อมูลปริมาณธาตุอาหารในดิน และข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะเศรษฐกิจและสังคม เป็นต้น ซึ่งจัดเก็บในรูปแบบตารางข้อมูลเพื่อเชื่อมโยงกับข้อมูลภูมิสารสนเทศ

ลักษณะข้อมูลภูมิศาสตร์ (Geographic Features)
       ปรากฏการณ์ หรือวัตถุต่างๆ ที่อยู่รอบๆ ตัวเรา
            • สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ
            • สภาพแวดล้อมที่มนุษย์สร้างขึ้น 
       แสดงลงบนแผนที่ ด้วย
            • จุด (Point) ได้แก่ ที่ตั้งหมู่บ้าน ตำบล อำเภอ จุดตัดของถนน จุดตัดของแม่น้ำเป็นต้น
            • เส้น (line) ได้แก่ ถนน ลำคลอง แม่น้ำ เป็นต้น
            • พื้นที่ หรือรูปปิดหลายเหลี่ยม (Area หรือ Polygon) ได้แก่ พื้นที่เพาะปลูกพืช พื้นที่ป่า
               ขอบเขต   อำเภอ ขอบเขตจังหวัด เป็นต้น
            • ตัวอักษร (Text)
      อธิบายลักษณะสิ่งที่ปรากฏ ด้วย
            • สี (Color)
            • สัญลักษณ์ (Symbol)
            • ข้อความบรรยาย (Annotation)
            • ที่ตั้ง (Location)
    ลักษณะข้อมูลภูมิศาสตร์จะต้องแสดงถึงที่ตั้งทางภูมิศาสตร์และที่ตั้งสัมพันธ์ของสถานที่หรือสิ่งต่างๆ บนโลก

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

วันนี้ขอจบการเรียนเรื่องระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ไว้แค่บทที่ 1 นะค่ะ  คราวหน้าเราจะมาต่อบทที่ 2 เรื่อง การแสดงข้อมูลระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์  กันค่ะ

หมายเหตุ : การอบรมในครั้งนี้เป็นการอบรมความรู้ให้กับเจ้าหน้าที่กลุ่มงานสารสนเทศสิ่งแวดล้อม เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพการทำงาน ซึ่งได้ให้เจ้าหน้าที่ภายในกลุ่มงานฯ ที่มีความรู้และจบจากด้านนี้มาทำหลักสูตรและอบรมให้  ซึ่งเนื้อหาในการอบรมได้มาจากหนังสือต่างๆ มาประยุกต์ใช้รวมกัน  จึงอาจทำให้ผู้รู้บางท่านมีข้อสงสัยและอยากเพิ่มเติม  ก็สามารถแสดงความคิดเห็นได้ค่ะ กลุ่มงานฯของเรายินดีรับฟังค่ะ   (เนื่องจากไมมารถลงรูปภาพประกอบได้จึงทำLink ต้นฉบับไว้ให้แล้วนะค่ะ)

Link : http://www.learn.reo14.go.th/data/ssp14-sakda-aon/GIS%20introduction.pdf