نظم المعلومات الجغرافية وتعليم الجغرافيا وتعلمها

 (Geographic Information Systems-GIS)

إعداد

د/حارص عمار

نظم المعلومات الجغرافية عبارة عن علم  لجمع, وإدخال, ومعالجة, وتحليل, وعرض, وإخراج المعلومات الجغرافية والوصفية لأهداف محددة . وهذا التعريف يتضمن مقدرة النظم على إدخال المعلومات الجغرافية (خرائط, صور جوية, مرئيات فضائية) والوصفية (أسماء, جداول), معالجتها (تنقيحها من الخطأ), تخزينها, استرجاعها, استفسارها, تحليلها (تحليل مكاني وإحصائي), وعرضها على شاشة الحاسب أو على ورق في شكل خرائط, تقارير, ورسومات بيانية.

تعتبر نظم المعلومات الجغرافية GIS من أشهر التطبيقات المستخدمة على الحاسب الآلي وهي تعتمد على الربط بين الخرائط والرسومات الجغرافية وبين المعلومات التي ترتبط بهذه الخرائط حيث تمكننا من البحث السريع عن موقع معين على هذه الخرائط والحصول على البيانات اللازمة عن هذا الموقع وتوجد استخدامات متعددة لهذه النظم مثل تطبيقات التنبؤ بالأحوال الجوية حيث تعرض لنا على سبيل المثال خريطة للعالم وعندما نقف بالمؤشر عند أي مدينة أو قرية تعطينا الأحوال الجوية المتوقعة في هذا المكان كما تستخدمها الشركات الكبيرة في تطبيقات تحليل المبيعات حيث تعرض خريطة جغرافية للمواقع التي يتم فيها بيع المنتجات وعن الوقوف بالمؤشر على أي من هذه المواقع تعطي بيانات تفصيلية عن حجم المبيعات في هذا الموقع والعديد من التطبيقات الأخرى مثل تحليل بيانات السكان ونظم هيئات المساحة والنظم الزراعية التي تحدد على الخرائط المحاصيل الزراعية التي تزرع في الأقاليم المختلفة والبيانات التفصيلية اللازمة عن حجم الزراعة وطريقة الزراعة المستخدمة وتنظيم عمليات التسويق والبيع ومقاومة الآفات وهذه النظم تعتبر أساسية في كل الدول المتقدمة .

 وفي نظم المعلومات الجغرافية GIS تشرح المعلومات بالتفصيل المواقع التي نهتم بها على الخرائط الجغرافية كالقرى والمدن وحتى الشوارع داخل المدن كما يمكن البحث داخل هذه النظم عن اسم شارع معين فتظهر لنا الخريطة التي توضح مكان هذا الشارع داخل المدينة وكيفية الوصول إليه .

ويطلق على الطريقة تحويل الخريطة الصماء الى خريطة مزودة بالمعلومات كلمة (جيو كودينج)(Geocoding)  ويمكن تخزين الخرائط في صورة ثنائية الأبعاد لكي توضع العرض والارتفاع.

ويتكون هذا النظام من خرائط يتم تخزينها على الحاسب الآلي باستخدام الماسح الضوئي Scanner ويتم إجراء العمليات الفنية اللازمة لربط هذه الخرائط مع قاعدة البيانات القابلة لها وبعد ذلك يتم إعداد برامج البحث وتحليل المعلومات الضرورية لهذه النظم .

والخرائط هي التمثيل المسطح  للشكل الدائري للكرة الأرضية,  و الخرائط تمثل سطح الأرض و لكن في شكل مصغر، و يعتمد التصغير على الهدف من استخدام الخريطة، كما يمكن أن لا تظهر كل العناصر في الخريطة  بنفس التفاصيل, ولكن مؤخراً ( عام 1980) ظهرت أول الخرائط الرقمية  باستخدام الحاسب ونظم المعلومات الجغرافية.

تساعد نظم المعلومات الجغرافية في الإجابة عن كثير من التساؤلات التي تخص التحديد (ما هو النمط الزراعي، ما أنواع المحاصيل المناسب زراعتها في الوحدة الزراعية) ،القياسات (ما مساحة وإحداثيات الوحدة 25، ما هو قطر أنبوب الري الذي يروي), والموقع (أين تقع الوحدة الزراعية الفلانية), والشرط (ما هي أنابيب الري التي قطرها 300مم في منطقة ما), والتغير (درجة ملوحة التربة من عام 1965 إلى العام 2006), والتوزيع النمطي (ما هي العلاقة بين توزيع السكان ومناطق تواجد المياه) والسيناريوهات المتعلقة بالهيدرولوجي (ماذا يحصل إذا زاد تغير تدفق مياه الري في الأنبوب).

 وتساعد نظم المعلومات الجغرافية في الإجابة عن كثير من الأسئلة مثل التي تخص التحديد (ما هذا) ,القياسات ( المسافات, والزوايا-الاتجاهات, والمساحات), والموقع (أين تقع مدينة العين), والشرط (ما هي مدن الإمارات التي عدد سكانها أكثر من 300000 نسمة), والتغير (ما هو التغير الذي حصل لمدينة أبو ظبي منذ عام 1980), والتوزيع النمطي (ما هي العلاقة بين توزيع السكان ومناطق تواجد المياه), وأنسب الطرق (ما هو أنسب طريق بين مدينة العين والسمحة), والسيناريوهات (ماذا يحصل إذا زاد عدد سكان مدينة دبي عن 50000 نسمة).

تعريف نظم المعلومات الجغرافية :

لم يتفق المهتمون بنظم المعلومات الجغرافية على تعريف واحد لها وذلك لتعدد المجالات التطبيقية لهذه النظم وتعدد أهدافها ، لذلك فقد عُرفت بعدة تعريفات نورد بعضاً منها.

 تعرف نظم المعلومات الجغرافية علي أنها " أنظمة لجمع وإدخال ومعالجة وتحليل وعرض وإخراج المعلومات المكانية والوصفية لأهداف محددة، و تساعد على التخطيط واتخاذ القرار فيما يتعلق بالزراعة و تخطيط المدن و التوسع في السكن، بالإضافة إلى قراءة البنية التحتية لأي مدينة عن طريق إنشاء ما يسمى بالطبقات LAYERS ، يمكننا هذا النظام من إدخال المعلومات الجغرافية (خرائط, صور جوية, مرئيات فضائية) والوصفية (أسماء، جداول), معالجتها (تنقيحها من الخطأ), تخزينها, استرجاعها, استفسارها, تحليلها تحليل مكاني وإحصائي, وعرضها على شاشة الحاسوب أو على ورق في شكل خرائط, تقارير, ورسومات بيانية أو من خلال الموقع الالكتروني " .

وعرف شورلي (Chorly) نظم المعلومات الجغرافية بأنها نظم للضبط، الحفظ ، المراقبة ، جمع ، معالجة ، تحليل وعرض البيانات التي لها مرجعية مكانية .

كما عرف كلاً من إيستيس وستيار( Stear Estes and) بأنها "نظم معلومات صممت للعمل مع بيانات مزودة بنظام إحداثي مكاني أو جغرافي ، بمعنى آخر نظام قاعدة بيانات مع مؤهلات خاصة لتمثيل البيانات مكانياً ، وكذلك مجموعة من العمليات لتحليل البيانات ، وعرفت أيضا بأنها نظم من الأجهزة الصلبة والبرمجيات وعمليات صممت للمساعدة في تنظيم ، معالجة ، تحليل ، نمذجة ، وعرض البيانات المكانية لأجل حل تعقيدات التخطيط ومشاكل المؤسسات ، وبأنها تكنولوجيا يمكن أن تستغل للأبحاث العلمية، إدارة الموارد و تطوير التخطيط .

وجاء في تعريف آخر بأنها "أداة تعتمد على الحاسب الآلي لتوصل وتحلل ألأشياء التي توجد على الأرض وكذلك الإحداث التي تحصل عليها " .

وقد عرفها عزيز بأنها "نمط لتكنولوجيا الحاسب الآلي بشقيه الأساسيين البرامج(software) ومكونات الحاسب(hardware) والتي تسمح بحصر وتخزين ومعالجة بيانات متعددة المصادر كمية كانت أو نوعية، دون قيود مع إمكانية الحصول على نتائج نهائية على هيئة رسوم بيانية، مجسمات ، صور ، جداول أو تقارير علمية " .

 وعرف بيروف   (Burrough) نظم المعلومات الجغرافية بأنها "مجموعة من رزم البرامجيات التي تمتاز بقدرتها على إدخال وتخزين واستعادة ومعالجة بيانات مكانية لجزء من سطح الأرض أما " .

أما ديكر(Dueker) فقد عرفها بأنها "حالة من نظم المعلومات تحتوي على قواعد بيانات تعتمد على دراسة التوزيع المكاني للظواهر والأنشطة والأهداف التي يمكن تحديدها في المحيط المكاني مثل النقاط والخطوط والمساحات ، إذ تقوم نظم المعلومات الجغرافية بمعالجة البيانات المرتبطة بتلك النقاط أو الخطوط أو المساحات لجعل البيانات جاهزة لاسترجاعها من أجل تحليلها أو الاستعلام عن بيانات من خلالها " .

ومن خلال التعريفات السابقة يمكن إن نعرف نظم المعلومات الجغرافية علي انها "نظم حاسوبية لجمع ، وخزن وتحليل كم هائل من المعلومات لكافة الظواهر على سطح الأرض الطبيعية منها والبشرية تمكن من خلالها المسئولين من مخططين وصانعي القرارات من اتخاذ القرارات المناسبة لمعالجة المشاكل والأزمات ، والحالات الطارئة والتهيؤ لها قبل حدوثها " .

لمحة تاريخية :

بنظرة تاريخية خاطفة نجد أن نظم المعلومات الجغرافية بدأت في كندا عام  1964 على يد "روجر توملنسون" ويلقب أحيانا بأبي نظم المعلومات الجغرافية  وخلال فترة السبعينيات زاد عدد الشركات المتخصصة في برمجيات نظم المعلومات الجغرافية وشهدت فترة الثمانينيات زيادة في الميزانية المرصودة للهيئات الحكومية والشركات الخاصة لنظم المعلومات الجغرافية, وكذلك زيادة في عدد المتخصصين وانخفاض في أسعار أجهزة الحاسب والبرمجيات. و شهدت حقبة التسعينيات تحسنا في البرمجيات وإمكانية برنامج واحد القيام بأعمال كانت في الماضي تحتاج لأكثر من برنامج. وبتطور أجهزة الحاسب  خلال الألفية الثالثة بداْ استخدام الوسائط المتعددة وشبكة الإنترنت وسوف تشهد الفترة القادمة ثورة في استخدام الخرائط المتحركة وذلك بفضل التحسن الملحوظ في أجهزة الحاسب المحمولة يدويا ((Palm PC, الإنترنت, والاتصال اللاسلكي(WAP).

فوائد نظم المعلومات الجغرافية :

هناك فوائد كثيرة لنظم المعلومات الجغرافية يمكن تلخيصها في ما يلي :

-   تخفيض زمن الإنتاج وتحسين الدقة : فمثلا بدلاً من أن كان إنتاج خريطة يحتاج إلى أكثر من يوم نجده الآن وباستخدام الحاسب يمكن إنجازه في أقل من ساعة. وباستخدام الحاسب قلت كثيرا من الأخطاء التي كانت تنتج من الإنسان في إنتاج الخرائط نتيجة لعوامل الطقس, وإرهاق الأعصاب, والحالة السيكولوجية وكل هذا أدى إلى تحسين الدقة.

-  تخفيض العمالة : كانت في الماضي مختبرات رسم الخرائط تكتظ بالأيدي العاملة وذلك للحاجة إليهم في الرسم, والخط, والتلوين. أما الآن فيمكن لعامل واحد وبفضل استخدام نظم المعلومات الجغرافية أن يحل مكان ثلاثة عمال عما كان عليه في الماضي,  وهذا يعتبر نوعا من تقليل التكلفة غير المباشر.

-  تخفيض التكلفة : بالنظر إلى الفائدتين المذكورتين أعلاه نجد أنهما يصبان في تقليل التكلفة وحسب النظريات الاقتصادية فإن الوقت مال وتخفيض زمن الإنتاج والعمالة  يعنى كسبا ماليا. وهنا لابد من الإشارة إلى أن التكلفة المبدئية لإقامة نظم المعلومات الجغرافية قد تكون عالية,  ولكن العائد سوف يكون كبيرا وفى بعض الأحيان قد لا يكون العائد ماديا مباشرا بقيمة الدولار, ولكن قد يكون في شكل تنمية الكوادر البشرية وتأهيليها ((Human Development  .

عناصر نظم المعلومات الجغرافية :

يجمع نظام المعلومات الجغرافي (GIS) بين خمسة عناصر أساسية وهي

-         جهاز الحاسب الآلي .

-         البرامج التي تعمل بواسطتها نظم المعلومات الجغرافية .

-         البيانات التي تستخدم في الإدخال والإخراج .

-         الناس الذين يستخدمونها و الطرق الفنية المتبعة في عمليات التحليل واتخاذ القرار.

 يخزن نظام المعلومات الجغرافي (GIS) المعلومات عن العالم كمجموعة من الطبقات الرئيسية والتي يمكن الاتصال بها جميعاً باستخدام الجغرافيا, لقد أثبت هذا المبدأ السهل و لكنه فائق القوة والمتنوع أنه لا يقدر بثمن لحل المشكلات الحقيقية مثل متابعة شاحنات التوصيل المتعددة للشركة وتحتوي المعلومات الجغرافية إما على مرجع جغرافي واضح مثل خط الطول و العرض أو إحداثي الشبكة المحلية ، وإما تحتوي على مرجع ضمني مثل العنوان والرمز البريدي .

تستخدم عملية آلية تعرف بالترميز هي عملية آلية تستخدم لتكوين مراجع جغرافية واضحة (متعددة المواقع) من مراجع ضمنية (أوصاف مثل العناوين), تسمح لك هذه المراجع الجغرافية في تحديد مزايا مثل موقع تجاري أو أحداث كالزلازل على سطح الأرض للتحليل.

نماذج نظم المعلومات الجغرافية :

يتعامل نظام المعلومات الجغرافي (GIS) مع نوعين مختلفين جوهرياً من النماذج الجغرافية وهي:

1-  الكمية المتجهة, باستخدام نموذج الكميات المتجه فإن المعلومات حول النقاط والخطوط والمضلعات تشفر ومن ثم تخزن كمجموعة من الإحداثيات السينية و الصادية ، وعليه فإن موقع نقطة ما يمكن و صفه بإحداثي سيني وصادي واحد . المواقع الخطية مثل الطرق والأنهار يمكن تخزينها كمجموعة من إحداثيات النقاط . المواقع المضلعة (عديدة الأضلاع) مثل مواقع البيع يمكن تخزينها كإحداثيات حلقة مغلقة . و لذلك فإن نموذج الكمية المتجه شديد الفائدة في وصف المعالم المتقطعة و قليل الفائدة في وصف المعالم المستمرة التغير مثل نوع تربة أو تكلفة العلاج في المستشفيات .

2-  نموذج الصورة الممسوحة ضوئياً : فيمكنها وصف المعالم المستمرة التغير, وتتكون الصورة الممسوحة ضوئياً من مجموعة من الخلايا الشبكية المتعامد كتصوير ورقة في آلة التصوير أو إرسال ورقة عبر الفاكس و كلا النموذجين لها مزايا و عيوب في تخزين المعلومات الجغرافية, وأنظمة المعلومات الحديثة لها القدرة على التعامل مع كلا النموذجين  .

3-  الخرائط : ما هو نوع البيانات الخرائطية الذي أحتاجه ؟ إذا لم تكن ذو معرفة بالبيانات الخرائطية ، فكر أولاً كيف تريد أن تستخدم البيانات الخرائطية, يمكن مقابلة حاجة العديد من المشاريع بالأنواع الشائعة من البيانات الخرائطية التالية  :

خرائط القاعدة : تشمل الشوارع والطرق السريعة والحدود والأماكن البريدية والسياسة والأنهار والبحيرات والحدائق والعلامات البارزة وأسماء الأماكن  .

خرائط الأعمال و البيانات: وتشمل البيانات المتعلقة بالتعداد السكاني والديموجرافية وتشمل منتجات المستهلكين والخدمات المالية والعناية الصحية والعقارات والاتصالات التلفونية والاستعدادات للطوارئ والجرائم والإعلان وإنشاء الأعمال والنقل  .

خرائط البيئة و البيانات : وتشمل البيانات المتعلقة بالبيئة والطقس والمخاطر البيئية وصور الأقمار الصناعية والطبوغرافية والمصادر الطبيعية .

خرائط المراجع العامة : وتشمل خرائط العالم والدول والبيانات الممكن أن تكون مؤسسة لقواعد معلوماتك .

البيانات التي تتعامل معها النظم الجغرافية :

تتعامل نظم المعلومات الجغرافية مع نوعين من البيانات وهي :-

1-    البيانات المكانية (spatial data ):-

والتي تتضمن معلومات عن موقع وشكل المعلم الجغرافية وتخزن عادة في إحداثيات، كما يمكن أن تتضمن معلومات أخرى عن علاقات تلك المعالم بعضها مع بعض ، مثل علاقتي الجوار والاتصال ، وتمثل البيانات المكانية في نظم المعلومات عادة في هيئتين :-

أ‌-       البيانات المتجهة (vector data):-

وهي أشكال معرفة هندسياً ، تتألف من النقاط والخطوط والمضلعات، وتكمن الفائدة الرئيسية منها في قدرتها على تمثيل المعالم الجغرافية تمثيلاً دقيقاً ، وهذا يجعلها مفيدة في مهام التحليل التي تتطلب تحديد المواقع بدقة، وكما في التطبيقات الهندسية والمساحية ،كما أنّ هذا النوع من البيانات يسمح بتعريف العلاقات المكانية بين المعالم مثل علاقة الجوار بين عقارين ، وعلاقة اتصال شارع بأخر ، أي إمكانية الانتقال من هذا الشارع إلى ذاك ، ويعرف ذلك باسم الطوبولوجيا(topology) .

ب‌-   البيانات المتسامتة أو النقطية (Raster Data):-

وهي الصور الجوية وتلك الواردة عن الأقمار الاصطناعية ، ويطلق عليها أيضا بيانات الشبكة (grid data) لأنها مؤلفة من شبكة من الخلايا ، وتعتمد دقة هذا النوع من البيانات على حجم الخلية ، وهي مساحة المنطقة من سطح الأرض الذي تمثله تلك الخلية وكلما مثلت الخلية مساحة اصغر كلما كان وضوح البيانات المتسامتة عالياً، ومن مميزاتها إمكانيتها في تمثيل التدرج أو التغيير المستمر في الظاهرة ، مثل خريطة التربة في الأرض الزراعية ، ولكن لا يمكنها تمثيل العلاقات الطوبولوجية بين المعالم الجغرافية.  لأنها تتألف من شبكة من خلايا الصور أو ا(البكسلات) المنفصلة . ويمكن استخدامها مباشرة في برمجيات نظم المعلومات الجغرافية القادرة على التعامل مع البيانات المتسامتة ولكن كلما زاد وضوح الصور كلما كبر حجم الملف ، وهذه احد المشاكل والقيود التي تحد من استخدام البيانات المتجهة أو المتسامتة, تعتمد مسألة اختيار هذه البيانات على طبيعة وهدف المشروع المستخدم لنظم المعلومات الجغرافية . ويتوقف نوع البيانات أساسا على طبيعة البيانات وحجمها وسهولة تحليلها والدقة المطلوبة. وعموماً تُعد البيانات المتجهة اقتصادية وتوفر مستوى عال من الدقة ولكن استخدامها في الحسابات الرياضية صعب نسبياً ، ومن ناحية أخرى تميل بيانات الشبكة إلى استهلاك مساحات تخزين كبيرة ، وتتميز بوضوح منخفض ، ولكنها أسهل إثناء تنفيذ الحسابات الرياضية ، وكثيراً ما تستخدم البيانات المتسامتة كخلفية للبيانات المتجهة ، وتكون في هذه الحالة جزءاً مهماً من بيانات المشروع المستخدم لنظم المعلومات الجغرافية .

2-    البيانات التفصيلية Descriptive Data :-

ويقصد بها تلك المعلومات الكتابية التي تسند إلى المعلومات المكانية وتكون في صورة قوائم وجداول وتقارير ورسومات بيانية وصور .

الإمكانيات المتوفرة في نظم المعلومات الجغرافية :

توفر برمجيات نظم المعلومات الجغرافية عدة وظائف لمعالجة وتحليل البيانات المكانية وهي:-

1- استرجاع المعلومات (Information Retrieval):-

يستطيع المستخدم الحصول على المعلومات الخاصة بمعلم من معالم الخريطة من نظم إدارة قواعد البيانات الذي يحتفظ بتلك المعلومات ، وذلك بالنقر على ذلك المعلم. وما يزيد من أهمية نظم المعلومات الجغرافية قدرتها على إنشاء تقارير مخصصة بالمعلومات التي يسترجعها المستخدم .

3-    نمذجة العلاقات(Topological Modeling) :

لنظم المعلومات الجغرافية إمكانية تحليل العلاقات بين الظواهر على الخارطة ومن هذه العلاقات المكانية شروط التجاور (ماذا اثر مباشرة بماذا ) والشمولية أو الاحتواء(ماذا أحاط بماذا) والقرب أو التجاور (إلى أية درجة يقترب شيء ما إلى شيء آخر) . وتعد العلاقة الطوبولوجية مهمة جداً في تحليل الشبكة مثل إيجاد أفضل الطرق بين موقعين في شبكة طرق معقدة .

3 - تحليل الظواهر الخطية (Networke) :

إذ إن نظم المعلومات الجغرافية لديها إمكانية معالجة بعض مشاكل الشبكة المعقدة مثل تحليل شبكة الطرق لمعرفة زمن الرحلة بين نقطتين أو اختيار أفضل الطرق التي تقود إلى موقع معين . وتستعمل أيضاً في معالجة مشاكل تلوث الأنهار نتيجة رمي النفايات أو المواد الكيماوية إذ لديها أمكانية تحليل مقدار الملوثات التي تدخل المجرى المائي .

4-    التراكيب (Overlay):-

وهو جزء هام في نظم المعلومات الجغرافية ويتطلب تركيب طبقتين أو أكثر لإنتاج طبقة جديدة ، فلمعرفة أفضل مكان لزراعة محصول معين تركب عدة طبقات للمنطقة تظهر أولها المخزون المائي ، والثانية فصل النمو بينما تتضمن الثالثة معلومات عن درجة حموضة التربة (Ph) تستطيع نظم المعلومات الجغرافية اختبار تلك الطبقات معاً لإنشاء طبقة جديدة تمثل أجزاء محددة من المناطق الزراعية التي تفي بكافة شروط التربة المناسبة لنمو ذلك النوع من المحصول .

5- إنشاء الحريم والممرات (النطاقات ) (Buffer and corridors) :

يستعمل الحاجز - أو الحريم والحرم كما يطلق عليه في بعض المصادر العربية والكلمة الصحيحة الحريم، عندما تعتمد عملية التحليل ومعرفة المنطقة التي سيشملها حدث ما على قياس مسافة محددة انطلاقاً من نقطة أو خط أو مضلع ، هذه العملية من أهم فوائد تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية في المجالات التخطيطية والاقتصادية ، فمثلاً يمكن أن يحدد النطاق المحيط بمدرسة ما للتعرف على المناطق السكنية المختلفة التي تخدمها المدرسة ، وكذلك الحال بالنسبة لموقع المستشفى أو أي مركز خدمات أخرى ، والتي تمثل على الخارطة في نقطة ، وتفيد كل هذه الحالات في إعادة التخطيط للمناطق العمرانية من إضافة نقاط خدمات أخرى.

6-التوليد المكاني (Spatial Interpolation) :

يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية لدراسة خصائص التضاريس أو الشروط البيئية من عدد محدود من القياسات الحقلية . على سبيل المثال يمكن إنشاء خريطة الهطول المطري انطلاقاً من عدد محدود من القياسات المأخوذة في مواقع مختلفة على الخريطة ، وكما يمكن أنشاء خريطة التضاريس انطلاقاً من عدد من قياسات الارتفاعات في الخريطة . ومن البديهي أن تتوقف دقة البيانات المولدة على عدد القياسات المأخوذة

7- تحليل نموذج التضاريس الرقمي (Digitize Terrain Analysis) :

تستطيع نظم المعلومات الجغرافية بناء نماذج ثلاثية الإبعاد للموقع الجغرافي عندما يمكن تمثيل طبوغرافية هذا الموقع بنموذج بيانات إحداثيات(س،ص،ع) يعرف باسم نموذج التضاريس أو الارتفاع الرقمي(Digital Terrain or Elevation Model) ويشار إليه اختصاراً بالأحرف DTM أوDEM ويمكن استعمال البيانات المشتقة من نموذج التضاريس الرقمي في تحليل الظواهر البيئية أو المشاريع الهندسية التي تتأثر دراستها بالارتفاعات أو الانحدار، كما في دراسات الغابات والطمي النهري .

8- أنتاج الخرائط :

لقد ساعد التطور التقني في مجال نظم المعلومات إلى الاستفادة منها في تمثيل الظواهر الطبيعية والبشرية والتعامل معها على الخارطة بأسلوب يسمح بالإضافة أو الحذف أو الإظهار أو ألإخفاء لبعض مكونات الخريطة أو محتوياتها ورؤية العلاقات المكانية لتلك الظواهر بناء على معطيات مختارة تمكن المستخدم من عرض الظاهرة الجغرافية الممثلة في نظم المعلومات الجغرافية بأسلوب متحرك(Dynamic Map) على الخارطة الورقية التي تحقق تلك الخاصية.

فضلاً عن إمكانية النظم من إنتاج الخرائط الموضوعية (Thematic Mapping) ويعني ذلك إظهار السمات أو البيانات الوصفية في أسلوب رسومي، ويؤدي تغيير المعالم إلى جعل المعلومات أكثر وضوحاً، بتدرج لوني للمعلم أو نمط الخط المرسوم به أو ترميزه برمز خاص أو حتى كتابة احدى قيم البيانات الوصفية لكل معلم من معالم الخريطة . يمكن مثلاً رسم دوائر اكبر لترميز المدن ذات عدد السكان الأكبر أو استخدام خطوط عريضة لترميز الطرق ذات الكثافة المرورية العالية هذا فضلاً عن أن الخارطة في نظم الـ(GIS) حرة المقياس أي بالإمكان تغيير مقياس الخارطة حسب متطلبات العمل.

9- لغة الاستفسار (Query Language):-

يدخل هذا النوع من الوظائف في ضمن احد مميزات نظم المعلومات الجغرافية إذ يمكن إجراء الاستفسارات الآتية:-

 أ- اختيار عنصر معلوماتي معين :- تحتوي نظم المعلومات الجغرافية على قواعد معلومات ضخمة ، لذلك فأنه من الضروري توفير إمكانية البحث والاستفسار فيها عن عنصر معلوماتي.

ب- إمكانية إجراء عمليات خاصة لتوضيح العلاقات(Relational Operation) بين المعلومات وذلك باستعمال العلاقات الرياضية <=،=>،<>.

ج- إمكانية إجراء عمليات رياضية (Mathematic Operation) على البيانات العددية وذلك باستعمال احدى العلاقات (=،- ،+،*،%) للحصول على نتائج مميزة .

10-اتخاذ قرارات أفضل :

القول المأثور (أفضل المعلومات تقود إلى أفضل القرارات) ينطبق على الـ(GIS) . فبعد أن تّم استعراض بعض إمكانيات الـ(GIS) فلم يعد نظام اوتماتيكي لاتخاذ القرارات ، ولكن أداة للتساؤل والتحليل ورسم خرائط بيانات لدعم عملية صنع القرار. على سبيل المثال يمكن لنظم الـ(GIS) أن تستخدم للمساعدة في الوصول إلى قرار حول موقع جديد لإسكان متطور بتأثيرات بيئية أقل ، إذ تكون المعلومات معروضة باختصار وبوضوح على شكل خارطة وتصاحبها تقارير والتي تسمح لصانعي القرار أن يركزوا على إصدار قرار حقيقي بدلاً من المحاولات لفهم البيانات لأن منتجات ال(GIS) يمكن أن تنتج بسرعة سيناريوهات عديدة تُمكن من التقييم بكفاءة وعلمية للظاهرة قيد الدرس.

 1- المعلومات المكانية والوصفية :

لوحظ أن معظم القرارات تعتمد على المعلومات الجغرافية من حيث الكم والنوع وتكاد نكون بنسبة 80% أو أكثر  ولهذا السبب أصبحت نظم المعلومات الجغرافية أداة مهمة خاصة في التحليل المكاني والاحصائى.

هناك عدة طرق للحصول على المعلومات المكانية منها ما يعرف بالمعلومات الأولية والتي يمكن جمعها بواسطة المساحة الأرضية, والتصوير الجوى, والاستشعار من بعد, والنظام العالمي لتحديد المواقع  (GPS). ومنها ما يعرف بالمعلومات الثانوية والتي يمكن جمعها بواسطة استخدام الماسح الضوئي, أو لوحة الترقيم, أو المتتبع للخطوط الأوتوماتيكي. وقد شهدت السنوات الماضية تطورا ملحوظا في سبل جمع المعلومات المكانية من الناحية الكمية والكيفية. فنجد مثلا أن دقة صور الأقمار الصناعية قد ازدادت إلى أقل من متر وهذا يساعد في كثير من الدراسات التي تحتاج إلى دقة عالية. كما نجد أن أجهزة استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع أصبحت أكثر دقة وأصغر حجما وأقل تكلفة وكذلك أجهزة المساحة الأرضية.

 ولكي تكون الخريطة مقروءة لابد من تعريف أسماء المناطق ولدراسة الخرائط النوعية لابد من وجود معلومات في شكل جدول أو تقارير إحصائية وهذه المعلومات تعرف بالمعلومات الوصفية.

 تعتبر تكلفة جمع المعلومات أكبر عقبة ولها نصيب الأسد من ميزانية نظم المعلومات الجغرافية لذلك يجب تبادلها.

وتبادل المعلومات يجب أن يكون رأسيا بين الأقسام المختلفة في نفس المؤسسة وأفقيا بين المؤسسات المختلفة لتفادى تكرار الجهود, وإذا تم تبادل المعلومات فسوف يكون ذا فائدة اقتصادية واجتماعية كبرى.

 2- أجهزة الحاسب الآلي :

شهدت السنوات الماضية تطورا ملحوظا في مقدرات وحدات الحاسب الآلي خاصة في السرعة (1200 ميفاهرتز و أكثر), السعة التخزينية (40 قيقابايت وأكثر), و الذاكرة اللحظية ( 128 ميغابايت وأكثر). هذا التطور أدى إلى سرعة إنجاز كثير من عمليات التحليل المكاني في وقت قصير. وكذلك بالنسبة لأجهزة الإدخال والإخراج أصبحت أكثر دقة وأكثر ألوانا وأصبح استخدام الوسائط المتعددة جزءا منها. واستخدام الوسائط المتعددة من تكامل صوت و صورة و فيديو له أهمية خاصة في فهم كثير من الظواهر الجغرافية.  بالإضافة إلي التطور في أجهزة الحاسب الآلي نجد أن أسعارها قد انخفضت بكثير عما كان عليه في الماضي. كما تعتبر الشبكات الداخلية والخارجية والشبكة العالمية للإنترنت  ذات أهمية عالية في تبادل المعلومات الجغرافية.

 3- البرامج التطبيقية :

هناك عدة برامج تستخدم لنظم المعلومات الجغرافية  منها التي تعمل على نظام المعلومات الاتجاهية مثل   ArcGIS والتي  تعمل على نظام الخلايا مثل ERDAS.

يعتبر نظام الاتجاهات أكثر ملاءمة لتخزين البيانات ذات الدقة العالية كخرائط التمليك والحدود لذلك يفضل في هذه الحالات اختيار برامج تعمل على نظام المعلومات الإتجاهية. أما في حالة تكامل بيانات خرائط طبوغرافية وخرائط نوعية والضرورة لاستخدام التصوير الجوى والاستشعار من بعد فيفضل اختيار برامج تعمل على نظام الخلايا.

ولإدارة المعلومات الوصفية لابد من وجود برنامج قاعدة بياناتDBMS)) مثل Access/Oracle وإذا كانت المعلومات أو الجداول كثيرة فيفضل فصلها وربطها مع مواقعها الجغرافية بواسطة معرفات ((ID. وقد شهدت السنوات الماضية تحسنا ملحوظا في برامج قاعدة البيانات من زيادة في حجم البيانات التي يسعها البرنامج, زيادة في طول اسم الحقل (في الماضي كان عشرة أحرف فقط), وزيادة في نوع المعلومات التي يمكن تخزينها (صور,صوت,  فيديو), وسرعة في المقدرة على تصنيف البيانات واسترجاعها. كما حدثت أيضا زيادة في مقدرات التحليل الإحصائي  وسهولة تطويع هذه البرامج للتعامل مع المبتدئين في مجال الحاسب لخدمة أغراض محددة.

 واختيار البرامج سواء كان لمؤسسة حكومية أو لجهة أكاديمية يجب مراعاة الهدف من شرائه, نوعية التطبيقات المطلوبة, مقدرات البرنامج, التكلفة, وسهولة تعلمه و فهمه, والدعم من الشركة المنتجة للبرنامج. وقد شهدت السنوات الماضية تطورا ملحوظا في مقدرات برامج نظم المعلومات الجغرافية تمثلت في الكفاءة في إنجاز العمليات التحليلية, إضافة إمكانيات جديدة, و سهولة التعامل معها بالإضافة إلى انخفاض أسعارها عموما.

 4- القوة البشرية (الأيدي العاملة) :

تعتبر القوة البشرية جزءا هاما وعاملا أساسيا في نظم المعلومات الجغرافية وتشمل أعضاء هيئة التدريس, والفنيين, والمستخدمين "تسخير الحاسب لخدمة الإنسان وليس الإنسان لخدمة الحاسب". والنقاط التي يجب وضعها في الاعتبار بالنسبة للقوة البشرية تتعلق بالتعليم, والتدريب, والميزانية, والإ دارة, والأمن, والقانون, وكيفية التنسيق و تبادل المعلومات بين المؤسسات.

نسبة للطبيعة البينية لنظم  المعلومات الج�