ما هو رسم الخرائط الجغرافي المكاني، وكيف يعمل؟

بالنسبة لكثير من الناس، أصبحت الحلول التي ينتجها رسم الخرائط الجغرافي المكاني مدمجة بالكامل في الحياة اليومية. بدءًا من تحديد موقع على الخريطة واختيار أسرع طريق للوصول إليه، وصولاً إلى مراقبة المحاصيل وإدارة الكوارث الطبيعية. كما يمكن أن تكون ضرورية لفهم الأنماط واتخاذ قرارات مدروسة في مجالات مثل علوم البيئة والتخطيط العمراني.

في هذا المقال، الذي أُعد بالتعاون مع خبيرنا Michal Lupa، نشارك رؤى قيّمة حول عملية جمع البيانات الجغرافية المكانية ورسم الخرائط، ونشرح كيف وأين يمكن استخدام التقنيات الجغرافية المكانية.

ما هو رسم الخرائط الجغرافي المكاني؟

الرسم الخرائطي الجغرافي المكاني هو تعريف واسع لجميع العمليات المتضمنة في عملية إنشاء الخرائط التي تستخدم البيانات الجغرافية المكانية. ويشمل مجموعة كاملة من العمليات مثل جمع البيانات والتحليل المكاني المؤدي إلى تصور كائن مكاني على الخريطة.

يمكن وصف رسم الخرائط الجغرافي المكاني بأنه شكل من أشكال تقنيات التصور المكاني التي تساعد في إنشاء خرائط مخصصة تناسب احتياجات معينة. الغرض من رسم الخرائط الجغرافي المكاني هو إظهار الكائنات التي لها إحداثيات جغرافية مقابل سياق جغرافي معين، وذلك لعرض نموذج للعالم الحقيقي على الخريطة. يمكن استخدام تقنيات وحلول وبرامج مختلفة لأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) لتحليل البيانات الجغرافية المكانية المتاحة وقواعد البيانات الجغرافية والأرضية.

مراحل عملية الرسم الخرائطي الجغرافي المكاني

يتكون رسم الخرائط الجغرافية المكانية منبناء تصور البيانات المكانية طبقة تلو الأخرى. فالخريطة الطبوغرافية النموذجية ليست سوى تجميع لتلك الطبقات. وهي تشمل طبقات من البيانات الجغرافية المكانية، والتخطيط الرسومي، والتصميم الصحيح للخريطة من الناحية الكارتوجرافية بترتيب محدد، بحيث تشكل في النهاية نموذجًا متماسكًا واحدًا للمكان ورؤيته النهائية.

المصدر: https://www.researchgate.net/figure/Different-layers-of-data

يمكن النظر إلى رسم الخرائط الجغرافية المكانية كعملية من 4 مراحل: 

1. الحصول على البيانات الجيومكانية

تتطلب المرحلة الأولى جمع البيانات الأولية و/أو الثانوية. تتنوع مصادر البيانات وأنواعها وتعتمد على طبيعة الظاهرة التي نعمل عليها. ويمكن الحصول عليها، على سبيل المثال لا الحصر، من خلال جمع القياسات الجيوديسية أو من خلال الصور الجوية أو صور الطائرات بدون طيار أو الصور الفضائية. تُلتقط الصور الجوية والفضائية وصور الطائرات بدون طيار باستخدام أجهزة استشعار لجمع أنواع مختلفة من البيانات. ومن الجدير بالذكر بشأن صور الطائرات بدون طيار أنها تُجمع بدقة أعلى بكثير.

بشكل عام، يمكن لطرق الاستشعار عن بعد استخدام نوعين من أجهزة الاستشعار: 

• أجهزة استشعار نشطة – توليد مصدر طاقتها الخاص نحو الهدف قيد الفحص، ثم اكتشاف وقياس الإشعاع المنعكس أو المتناثر عكسيًا من الجسم. 
• أجهزة استشعار سلبية – البحث عن الإشعاع الطبيعي المنبعث أو المنعكس من الجسم المستهدف. في هذه الحالة، يكون مصدر الإشعاع الأكثر شيوعاً هو ضوء الشمس. 

يمكن أن يوفر الاستشعار عن بعد العديد من أنواع البيانات، مثل البيانات البصرية أو LiDAR أو SAR. ويمكن التقاطها، على سبيل المثال، بالألوان الطبيعية أو الأشعة تحت الحمراء.

من أمثلة الحصول على البيانات الكلاسيكي (الثانوي) تحويل الموارد الموجودة بالفعل إلى صيغة متجهية (مثل الخرائط القديمة). وهناك موضوع آخر يحظى باهتمام متزايد وهو جمع البيانات من خلال التعهيد الجماعي (المعلومات الجغرافية التطوعية – VGI)، حيث يشارك المستخدمون طواعية في إنشاء محتوى قواعد البيانات المكانية.

ما سبق هو مجرد أمثلة قليلة يمكن أن تشكل الأساس للرسم الخرائطي الجغرافي المكاني والتصور، من بين العديد من الأمثلة الأخرى.

2. معالجة البيانات وإدخالها إلى قواعد البيانات 

تُعالَج البيانات المجمعة لتغذية قواعد البيانات ذات الصلة. تخزّن تلك القواعد معلومات عن الهندسة الخام للأجسام دون أي رموز رسومية. علاوة على ذلك، تحتوي على بيانات حول موقع الأجسام في الفضاء وحدودها الدقيقة إذا سمحت طبيعة البيانات بذلك. تُعتبر هذه التفاصيل وحدها معلومات مكانية كافية لاستخلاص الاستنتاجات وبناء أنواع مختلفة من التحليلات. ثم تُنقل التفاصيل الواردة في مثل هذه القواعد إلى برامج مسؤولة عن الوظائف التحليلية. وبناءً عليها، يمكننا مواصلة معالجة هذه البيانات وإجراء التحليلات المكانية.

3. إنشاء نموذج وتصميم 

بمجرد أن تصبح لدينا البيانات في مخطط قاعدة البيانات المناسب، ومعالجتها بطريقة تسمح لنا باستخدامها بشكل أكبر، تتضمن المرحلة التالية إنشاء التصاميم والرسومات للخريطة. في هذه العملية، يتم تعيين الرموز والألوان وفقاً لقواعد رسم الخرائط المحددة، بحيث تكون الكائنات أو الأماكن قابلة للتعرف عليها قدر الإمكان، ويكون الإدراك العام مفهوماً للمستخدم العادي.

في هذه المرحلة تجري واحدة من أهم الأنشطة في عملية إعداد الخرائط، ألا وهي التعميم الكارتوجرافي. وفي بعض الحالات، قد يلزم تعميم بيانات عالية الدقة. ويعتمد استخدام البيانات ذات دقة معينة بشكل صارم على مقياس كل خريطة. فالمعلومات عالية الدقة مطلوبة فقط للنماذج متعددة المقاييس، أما في الخرائط متوسطة وصغيرة المقياس، فلا تكون هذه الدقة العالية ضرورية. ويتمثل التعميم الكارتوجرافي في تقليل دقة الأشكال الهندسية والأجسام المكانية القائمة بطريقة تحافظ، رغم قلة التفاصيل، على إمكانية التعرف على الأجسام ومواقعها. وتُجرى عملية التعميم لتقليل كمية التفاصيل مع الحفاظ على أعلى حمل معلوماتي ممكن في كل خريطة.

4. النشر 

المرحلة الأخيرة هي نشر المنتج أو النموذج المُعد كخريطة مُصدَّرة أو كخدمة خرائط يمكن تضمينها في موقع إلكتروني.

قد تتعلق الخطوات المذكورة أعلاه بالخرائط الطبوغرافية والموضوعية، وكذلك بعرض النقاط التي تشير إلى الموقع، على سبيل المثال من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ووضعها على خلفية خريطة موجودة. وفي الحالة الأخيرة، تُستخدم الخريطة الأساسية كخلفية لطبقة البيانات الإضافية التي نريد عرضها، على سبيل المثال المسار من النقطة أ إلى النقطة ب. وإلى جانب ذلك، يوفر الرسم الخرائطي الجغرافي المكاني أيضًا إمكانية إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد، يتم تطويرها بطريقة مشابهة جدًا. تتيح هذه العملية إضافة بُعد ثالث إلى البيانات وعرضها بتفصيل أكبر. ويساعد ذلك في إظهار معلومات إضافية مثل الارتفاع المُقاس للأجسام في العالم الواقعي. وكل ذلك يسهّل التعرف على الأنماط والعلاقات غير الواضحة، وهو ما قد يكون مفيدًا في مجالات مثل التخطيط العمراني ونمذجة المناطق الساحلية والمباني والاستجابة للكوارث.

اكتشف المزيد حول خدماتنا الجيومكانية

اعرف المزيد

اعرف المزيد

التقنيات والأدوات في رسم الخرائط الجغرافية المكانية

يتطلب الرسم الخرائطي الجغرافي المكاني استخدام تقنيات جغرافية مكانية معينة تؤدي دوراً مهماً في العملية بأكملها. توفر تلك التقنيات بيانات يمكن استخدامها في النمذجة والتحليل وتمثيل الخريطة بصرياً. كما أنها مفيدة في حالة اتخاذ القرارات بناءً على مدى ملاءمة الموارد وأولويتها.

تشمل التقنيات الجغرافية المكانية أدوات مثل:

GIS (نظم المعلومات الجغرافية) – هو نظام يساعد على إنشاء وإدارة وتحليل ووضع أنواع مختلفة من البيانات على الخريطة. يرتبط النظام بالخرائط ويدمج بيانات تحديد المواقع مع معلومات أخرى ذات صلة. بفضلتنفيذ تقنية نظم المعلومات الجغرافية (GIS)، يصبح من الأسهل فهم الأنماط والسياق الجغرافي.

GNSS – هو نظام يتكون من مجموعات من الأقمار الصناعية التي ترسل إشارات من الفضاء وتنقل بيانات الموقع والوقت إلى مستقبلات GNSS. ثم تستخدم هذه المستقبلات البيانات المجمعة لتحديد الموقع. يتمتع النظام بتغطية عالمية ويشمل غاليليو الأوروبي، وGPS الأمريكي، وGLONASS الروسي، ونظام BeiDou الصيني للملاحة بالأقمار الصناعية.

الاستشعار عن بعد (RS) – هي عملية تساعد على جمع البيانات الجغرافية المكانية والصور الفضائية المقدمة من أجهزة الاستشعار الفضائية والكاميرات الجوية عن بُعد. وهي تستخدم الإشعاع المنعكس والمنبعث لمنطقة ما للكشف عن خصائصها الفيزيائية ومراقبتها. كما يمكنها تحسين مشاريع رسم الخرائط بنظم المعلومات الجغرافية (GIS) من خلال كونها مصدراً للبيانات والمعلومات المفيدة التي تدعم التحليل للتقييم والنمذجة الجغرافية المكانية.

أصبح استخدام هذه التقنيات الآن أسهل من أي وقت مضى. فبمجرد بحث بسيط على الإنترنت، يمكنك العثور على العديد من الأدوات المتاحة. بعضها يمكن استخدامه لقراءة البيانات وإدارتها وتحليلها، والبعض الآخر يمكنه المساعدة في معالجة معلومات محددة من الأقمار الصناعية. كما تقدم العديد من الأدوات إمكانية مشاركة البيانات أو حتى إنشاء الخرائط ثم تضمينها في أي موقع إلكتروني. ومن هذه الأدوات المفيدة:

• QGIS 
• ArcGIS 
• ENVI 
• SNAP 
• Geokettle 
• Geoserver 
• Mapbox 
• PostGIS 
• Oracle Spatial 

لمعرفة المزيد عن أدوات التحليل المكاني المستخدمة في القطاع الجغرافي، اطّلع على مقدمتنا حول التحليل الجغرافي المكاني للأعمال.

أين يمكن استخدام الخرائط الجغرافية المكانية؟

تستخدم المؤسسات والشركات في جميع أنحاء العالم الخرائط الجغرافية المكانية لأسباب متنوعة وبطرق عديدة ومختلفة. ويسعى بعضها إلى تحقيق قيمة تجارية إضافية، أو تحسين التنقل والتخطيط، أو تحقيق منافع للعملاء والموظفين. وتُستخدم الخرائط الجغرافية المكانية عادةً في مجالات مثل:

• التغييرات والتحديثات على الخرائط 
• تحسين الخدمات اللوجستية والمسارات 
• رسم الكميات والكثافات 
• إدارة الكوارث الطبيعية والوقاية منها 
• المراقبة العسكرية والدفاع 
• الزراعة ومسح الحقول 
• الاستدامة والحفاظ على البيئة 
• التخطيط العمراني 

يمتلك فريق Spyrosoft خبرة في التعاون مع العديد من المجالات والمشاريع المختلفة. ويشمل ذلك إعداد تطبيقات بالخرائط الطبوغرافية والجوية وإنشاء وظائف لإنشاء مسارات الأنشطة الخارجية وتوليد الخرائط دون اتصال بالإنترنت. ومن الأمثلة الأخرى على أعمالنا إنشاء تطبيق بخريطة تحت الأرض للأصول عبر المرافق. كان الهدف من المنتج هو المساعدة في إلقاء نظرة فاحصة على البنية التحتية بأكملها لمراقبة العيوب في الأصول تحت الأرض وتوجيه إصلاحها بطريقة أقل تدخلًا. كما تعاون خبراؤنا في مجال المعلومات الجغرافية المكانية في مشاريع أخرى لصناعات مثل التجزئة و الزراعة.

الدور عليك

الصناعات والمجالات التي الرسم الخرائطي الجغرافي المكاني والخدمات يمكن استخدامها لا حصر له تقريبًا، ويمكن ملاحظة فوائدها في كل من الأعمال والحياة اليومية. وإذا كنت بحاجة إلى مساعدة في تنفيذ حلول الخرائط الجغرافية المكانية في مؤسستك، فلا تتردد في التواصل مع فريقنا عبر نموذج الاتصال أدناه.