หนังสือ E-book ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (QIS)

ความหมาย ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ หรือที่เรียกว่า Geographic Information System: GIS คือกระบวนการ ทำงานเกี่ยวกับข้อมลู ในเชิงพนื้ ทด่ี ้วยระบบคอมพวิ เตอร์ ทใี่ ชก้ ำหนดขอ้ มลู และสารสนเทศ ทม่ี ีความสัมพันธ์ กับตำแหนง่ ในเชงิ พน้ื ที่ เชน่ ที่อยู่ บ้านเลขที่ สัมพนั ธ์กับตำแหน่งในแผนที่ ตำแหน่งเสน้ รงุ้ เส้นแวง ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครอ่ื งมอื ทีม่ ีความสามารถในการเกบ็ รวบรวม รักษาและการค้น ขอ้ มูล เพ่ือจดั เตรียม ปรับแต่ง วิเคราะหแ์ ละการแสดงผลขอ้ มูลเชิงพื้นที่ เพอ่ื ใหส้ อดคล้องตามวตั ถุประสงค์ องค์ประกอบหลกั ของระบบ GIS จดั แบ่งออกเป็น 5 สว่ นใหญ่ ๆ คือ อุปกรณ์คอมพวิ เตอร์ (Hardware) เช่น ดิจิไทเซอร์ สแกนเนอร์ เครือ่ งพิมพ์หรอื อืน่ ๆ เพื่อใช้ใน การนำเขา้ ขอ้ มูล ประมวลผล แสดงผลและผลิตผลลพั ธ์ของการทำงาน โปรแกรม (Software) คือชุดของคำสั่งสำเร็จรูป เช่น โปรแกรม Arc/Info, MapInfo ฯลฯ ซ่ึง ประกอบด้วยฟังก์ชัน การทำงานและเครื่องมือที่จำเป็นต่างๆ สำหรับนำเข้าและปรับแต่งข้อมูล, จัดการ ระบบฐานขอ้ มลู , เรยี กคน้ , วิเคราะห์และจำลองภาพ ข้อมูล (Data) คือข้อมูลต่างๆ ที่จะใช้ในระบบ GIS และถูกจัดเก็บในรูปแบบของฐานข้อมูล โดย ได้รับการดูแลจากระบบจัดการฐานข้อมูลหรอื DBMS ข้อมูลจะเป็นองค์ประกอบท่ีสำคัญ บุคลากร (People) คือ ผู้ปฏิบัติงานซึ่งเกี่ยวข้องกับระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ เช่น ผู้นำเข้า ข้อมูล ช่างเทคนิค ผู้ดูแลระบบฐานข้อมูล ผู้เชี่ยวชาญสำหรับวิเคราะห์ข้อมูล บุคลากรจะเป็น องคป์ ระกอบที่สำคญั ที่สุดในระบบ GIS เนือ่ งจากถา้ ขาดบคุ ลากร ข้อมลู ทีม่ อี ยมู่ ากมายมหาศาลนั้น ก็จะเปน็ เพียงขยะไม่มีคุณค่าใดเลยเพราะไม่ได้ถูกนำไปใช้งาน อาจจะกล่าวได้ว่า ถ้าขาดบุคลากรก็จะไม่มี ระบบ GIS วิธีการหรือขั้นตอนการทำงาน (Methods) คือวิธีการที่องค์กรนั้นๆ นำเอาระบบ GIS ไปใช้งาน โดยแต่ละ ระบบแตล่ ะองค์กรย่อมคี วามแตกตา่ งกันออกไป ฉะนน้ั ผปู้ ฏบิ ัติงานตอ้ งเลือกวธิ ีการในการจดั การ กับปญั หาทเี่ หมาะสมที่สดุ สำหรับของหนว่ ยงานนัน้ ๆเอง

ข้อมูลเชิงพื้นท่ี (Spatial Data) เป็นข้อมูลที่ระบุตำแหน่งพิกัดที่ต้ัง ข้อมูลประเภทนีเ้ ป็นสิ่งท่จี ำเป็น อย่างยิ่งเพราะ GIS เป็นระบบข้อมูลที่ต้องการอ้างอิงทางภูมิศาสตร์ (Geo-Referenced) ลักษณะทาง ภูมิศาสตร์ที่เปน็ ตัวแทนของปรากฏการณ์ทางภูมศิ าสตรบ์ นโลกแผนท่กี ระดาษบันทึกตำแหนง่ ทางภูมศิ าสตร์ และแทนสิ่งต่างๆ บนโลกที่เป็นลายเส้นและพื้นที่ด้วยสัญลักษณ์แบบ จุด เส้น พื้นที่และตัวอักษร ในระบบ สารสนเทศภูมศิ าสตร์จะใช้ Feature ประเภทต่างๆ ในการแทนปรากฏการณโ์ ดยแบ่งออกเปน็ 3 กลมุ่ ดงั นี้ จุด (Point) ไดแ้ ก่ สถานท่ีตา่ งๆ เสาไฟฟ้า ทอ่ ดับเพลิงหวั แดง ตู้โทรศพั ท์ เป็นต้น เส้น (Line / Arc) ได้แก่ ถนน แม่น้ำ สายไฟฟ้า ขอบเขตการปกครอง เป็นตน้ รปู ปิด (Polygon) ได้แก่ แปลงที่ดิน บึง/สระนำ้ พนื้ ที่เพาะปลูกขา้ วโพด เปน็ ต้น ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครื่องมือที่มีความสามารถในการเก็บรวบรวมข้อมูลแบบ ลักษณะ โครงสร้างแบบเวกเตอร์ (Vector Structure) ของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ และรวมไปถึง ลักษณะ โครงสร้างแบบแรสเตอร์ (Raster Structure) ของระบบสารสนเทศภูมิศาสตรร์ ักษาและการค้นข้อมูล เพ่ือ จัดเตรียม ปรับแต่ง วิเคราะห์และการแสดงผลข้อมูลเชิงพื้นที่ เพื่อให้สอดคล้องตามวัตถุประสงค์การใช้ งานแผนที่ใน GIS เป็นระบบข้อมลู สารสนเทศที่อยู่ในรูปของตารางข้อมูลและฐานข้อมูลท่ีมีสว่ นสัมพันธ์กบั ข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial Data) ซึ่งรูปแบบและความสัมพันธ์ของข้อมูลเชิงพื้นที่ทั้งหลาย จะสามารถนำมา วิเคราะห์ดว้ ย GIS ให้ส่อื ความหมายในเรอ่ื งการเปลยี่ นแปลงที่สมั พนั ธ์กับชว่ งเวลาได้ ลกั ษณะการใช้งานของระบบสารสนเทศภมู ศิ าสตร์ ๑.๑ การนำเข้าข้อมูล (Input) ก่อนที่ข้อมูลทางภูมิศาสตร์จะถูกใช้งานได้ในระบบสารสนเทศ ภูมิศาสตร์ ข้อมูลจะต้องได้รับการแปลง ให้มาอยู่ในรูปแบบของข้อมูล เชิงตัวเลข ( digital format) เสยี กอ่ น เช่น จากแผนท่กี ระดาษไปสู่ขอ้ มลู ใน รปู แบบดิจิตอลหรอื แฟม้ ข้อมลู บนเครอื่ งคอมพิวเตอรอ์ ปุ กรณ์ ทใ่ี ช้ในการนำเขา้ เชน่ Digitizer Scanner หรอื Keyboard เปน็ ตน้ ๑.๒ การปรับแต่งข้อมูล (Manipulation) ข้อมูลที่ได้รับเข้าสู่ระบบบางอย่างจำเป็นต้องได้รับการ ปรบั แตง่ ใหเ้ หมาะสมกับงาน เชน่ ขอ้ มูลบางอย่างมีขนาดหรอื สเกล (scale) ทีแ่ ตกตา่ งกันหรอื ใชร้ ะบบพิกดั แผนทท่ี ่ีแตกตา่ งกนั ข้อมลู เหล่านีจ้ ะตอ้ งได้รับการปรับให้อยู่ใน ระดบั เดยี วกันเสยี ก่อน ๑.๓ การนำเสนอข้อมลู (Visualization) จากการดำเนนิ การเรยี กค้นและวิเคราะห์ขอ้ มูล ผลลัพธ์ ที่ไดจ้ ะอยู่ในรปู ของตัวเลขหรอื ตัวอักษร ซึ่งยากต่อการตีความหมายหรือทำความเข้าใจ การนำเสนอข้อมลู ที่ดี เช่น การแสดงชาร์ต (chart) แบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ รูปภาพจากสถานที่จริง ภาพเคลื่อนไหว แผนที่ หรือแม้กระทัง่ ระบบมัลตมิ เี ดยี ๑.๔ การเรียกค้นและวิเคราะห์ข้อมูล (Query and Analysis) เมื่อระบบ GIS มีความพร้อมใน เรื่องของข้อมูลแล้วขั้นตอนต่อไป คือ การนำข้อมูลเหล่านี่มาใช้ให้เกิด ประโยชน์ เช่นใครคือเจ้าของ

กรรมสิทธิ์ในที่ดินผืนที่ติดกับโรงเรียนเมืองสองเมืองนี้มีระยะห่างกันกี่กิโลเมตร นอกจากนี้ระบบ GIS ยังมี เคร่ืองมือในการวเิ คราะห์ เชน่ การวเิ คราะหเ์ ชิงประมาณคา่ การวิเคราะหเ์ ชิงซอ้ น เปน็ ตน้ การนำเสนอข้อมูล (Visualization) จากการดำเนินการเรยี กคน้ และวิเคราะหข์ ้อมลู ผลลพั ธ์ที่ได้จะอยู่ ในรูปของตัวเลขหรือตัวอักษร ซึ่งยากต่อการตีความหมายหรือทำความเข้าใจ การนำเสนอข้อมูลที่ดี เช่น การแสดงชาร์ต (chart) แบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ รูปภาพจากสถานที่จริง ภาพเคลื่อนไหว แผนที่ หรือ แม้กระทั่งระบบมัลติมีเดีย สื่อต่างๆเหล่านี้จะทำให้ผู้ใช้เข้าใจความหมายและมองภาพของผลลัพธ์ที่กำลัง นำเสนอไดด้ ีย่ิงข้นึ อีก การเรียกค้นและวิเคราะห์ข้อมูล (Query and Analysis) เมื่อระบบ GIS มีความพร้อมในเรื่องของ ข้อมูลแล้วข้นั ตอนตอ่ ไป คือ การนำข้อมลู เหล่าน่มี าใช้ใหเ้ กิด ประโยชน์ เชน่ ใครคือเจ้าของกรรมสิทธิ์ในที่ดนิ ผืนที่ติดกับโรงเรียนเมืองสองเมืองนี้มีระยะห่างกันกี่กิโลเมตร ดินชนิดใดบ้างที่เหมาะสำหรับปลูกอ้อยหรือ ต้องมกี ารสอบถามอย่างง่ายๆ เชน่ ช้เี มาสไ์ ปในบรเิ วณที่ตอ้ งการแล้วเลือก (point and click) เพ่อื สอบถาม หรือเรียกค้นข้อมูล นอกจากนี้ระบบ GIS ยังมีเครื่องมือในการวิเคราะห์ เช่น การวิเคราะห์เชิงประมาณคา่ (proximity หรือ buffer) การวเิ คราะหเ์ ชงิ ซ้อน (overlay analysis) เป็นตน้ ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครื่องมือที่มีความสามารถในการเก็บรวบรวม รักษาและการค้น ข้อมลู เพอ่ื จัดเตรียม ปรบั แต่ง วิเคราะหแ์ ละการแสดงผลขอ้ มูลเชิงพืน้ ที่ เพอ่ื ใหส้ อดคลอ้ งตามวตั ถุประสงค์ ทำให้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์สามารถแสดงรปู ถ่ายได้ เม่อื คลิกท่ี Polygon ซงึ่ เปน็ การนำเสนอข้อมลู รปู ถ่ายสิ่งปลูกสร้างอีกวิธีหนึ่ง สำหรับการนำเสนอข้อมูลในวิธีอื่นนั้นสามารถทำได้โดยศึกษาจากคู่มือการใช้ โปรแกรม Arc View GIS Version 3.1 ที่จะอยู่กับแผ่นข้อมูลระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ จากนั้นเปิด โปรแกรม Arc View เปิดข้อมูลสิ่งปลูกสร้าง (Polygon) แล้วไปที่แถบเมนูเลือก Theme > Properties… เลือก Hot Link ในช่อง Field เลือก Image (หัวข้อที่อยู่ของรูปถ่าย) ส่วนในช่อง Predefined Action เลอื ก Link to Image File แล้วกด OK ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครื่องมือที่มีความสามารถในการเก็บรวบรวม รักษาและการค้น ข้อมูล เพื่อจัดเตรียม ปรับแต่ง วิเคราะห์และการแสดงผลข้อมูลเชิงพื้นที่ เพื่อให้สอดคล้องตาม วัตถุประสงค์การใช้งาน GIS เป็นระบบข้อมูลข่าวสารที่เก็บไว้ในคอมพิวเตอร์ แต่สามารถแปลความหมาย เชื่อมโยงกับสภาพภมู ิศาสตร์อ่ืนๆ สภาพทอ้ งท่ี สภาพการทำงานของระบบสัมพันธก์ บั สัดส่วนระยะทางและ พื้นที่จริงบนแผนที่ ขอ้ แตกต่างระหวา่ ง GIS กับ MIS รูปแบบของจุด (Point Features) เป็นตำแหน่งพิกัดที่ไม่มีขนาดและทิศทาง โดยจุดไม่มีมิติ จุดจะ บันทึกบนแผนที่ เป็นค่าพิกัด x, y 1 คู่ จะใช้แสดงข้อมูลที่เป็นลักษณะของตำแหน่งใดๆ เช่นที่ตั้งของ โรงเรียน เป็นต้น ซึ่งการแสดงข้อมูลภูมิศาสตร์นั้นขึ้นอยู่กับมาตราส่วนของแผนที่ หากมาตราส่วนเล็กที่ตง้ั ของโรงเรยี นอาจแสดงเป็นจุด ถา้ เปน็ แผนทีม่ าตราส่วนใหญอ่ าจแสดงเปน็ พ้ืนทร่ี ูปปดิ รูปแบบของเส้น (Linear Features) มีระยะและทิศทางระหว่างจุดเริ่มต้น ไปยังจุดแนวทาง (Vector) และจุดสิ้นสุด เส้นใช้แทนวัตถุที่มี 1 มิติ ถูกบันทึกเป็นกลุ่มค่าพิกัด x, y 1 ชุดประกอบไปด้วย ลักษณะของเสน้ ตรง เสน้ หกั มุม และเสน้ โค้ง เชน่ ถนน ทางดว่ น คลอง เปน็ ตน้

รูปแบบของพน้ื ที่ (Polygon Features) มรี ะยะและทศิ ทางระหวา่ งจดุ เร่ิมตน้ จดุ แนวทาง (Vector) และจุดสิ้นสุด ใช้แทนวัตถุที่มี 2 มิติ ถูกบันทึกเป็นกลุ่มค่าพิกัด x, y ของเส้นโค้งที่ลากมาบรรจบกันเป็น ขอบเขตของพื้นที่นั้น ๆ ที่ประกอบกันเป็นรูปหลายเหลี่ยมมีขนาด พื้นที่ ( Area) และเส้นรอบรูป (Perimeter) เช่น ขอบเขตการปกครอง ขอบเขตหม่บู า้ น การแปลภาพถ่ายทางอากาศดว้ ยสายตาขนั้ สงู จะต้องศกึ ษาหลักการมองเหน็ ภาพสามมิติ ฝกึ หัดการใช้ เครื่องมือแปลภาพ เช่น การใช้กล้องมองภาพสามมิติ การดิจิไทซ์ภาพหน้าจอมอนิเตอร์ ( On-screen Digitizing) ศึกษาวิธีการแก้ไขความคลาดเคลือ่ นเชิงตำแหน่งและศึกษาการแปลภาพถ่ายทางอากาศ เพื่อใช้ ในวิชาการต่างๆ เช่น การทำแผนที่การใช้ที่ดิน/สิ่งปกคลุมดิน การทำแผนที่ธรณีวิทยา แผนที่ดิน การเกษตรกรรม การวางผังเมือง ด้านทรัพยากร เช่น ป่าไม้ แหล่งน้ำ ด้านธรณีสัณฐาน ฯลฯ การแปล ภาพถ่ายขัน้ สงู จำเป็นตอ้ งอาศยั บุคลากรทผ่ี ่านการศกึ ษาอบรมมาโดยตรง ระบบพกิ ัดฉากสองมิตทิ ีม่ จี ดุ กำเนดิ บนผวิ โลก เช่น ระบบพกิ ดั UTM ท่ีใช้ในแผนทภ่ี ูมปิ ระเทศของ กรมแผนทีท่ หาร ใช้แสดงตำแหน่งในทางราบของสิ่งต่างๆ ระบบพิกัด UTM มีจุดกำเนิดอยู่ที่จุดตัดระหว่าง เส้นศูนย์สูตรกับเส้นเมริเดียนกึ่งกลางของโซน โดยกำหนดให้ที่จุดกำเนิดมีค่าพิกัดเป็น ( E500000 m, N0 m) (E ย่อจาก Easting, N จาก Northing) การวิเคราะห์ข้อมูลเชงิ บรรยาย ได้แก่ การปรับแกไ้ ขข้อมลู เชงิ บรรยาย (Attribute Editing Function) โครงการเพิ่ม ลบ เปลี่ยนแปลงข้อมูลในฐานข้อมูล รวมทั้งการเชื่อมต่อหลาย ๆ ตารางเข้าด้วยกัน เพื่อนา ข้อมูลไปใช้งานในการวิเคราะห์เรื่องอื่น ๆ ต่อไป การสอบถามข้อมูล (Attribute Query Function) เป็น การเรียกค้นข้อมูลตามเงื่อนไขที่ผู้ใช้กาหนด และการใช้วิธีการทางสถิติ (Attribute Statistic Function) เป็นการคำนวณค่าทางสถิติจากตารางข้อมูล เช่น Mean, Standard Deviation, Max, Min ทำได้โดยพิมพ์ ข้อมูลสิ่งปลูกสร้างพิมพ์ข้อมูลลงในโปรแกรม Microsoft Office Excel 2007 พร้อมตรวจสอบและแก้ไข ข้อมูลให้ถูกต้อง โดยเฉพาะข้อมูลช่อง Remark (หมายเหตุ) ข้อมูลประเภทเดียวกันให้ใช้คำเดียวกันทุก ตัวอักษร เพื่อให้ง่ายต่อการสืบค้นข้อมูลเมื่อนำข้อมูลไปเข้าในระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ซึ่ง ต้อง Save เปน็ นามสกุล DBF4 (dBase IV) (*.dbf) การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ ได้แก่ การแปลงระบบพิกัดภูมิศาสตร์ (Transformation or Projection) ซึ่ง เป็นการแปลงระบบพิกัด หรือ การแปลงเส้นโครงแผนที่ การต่อแผนที่ (Mosaic) เป็นการเชื่อมต่อแผนที่ หลาย ๆ ระวางเข้าด้วยกัน การเทียบขอบ (Edge-matching) เป็นวิธีการปรับรายละเอียดของแผนที่ 2 ระวางขึ้นไป อยู่ต่อเนื่องกันแต่เชื่อมต่อกันไม่สนิท นอกจากนี้ยังมีเรื่องการคำนวณพื้นที่ เส้นรอบวง และ คำนวณระยะทาง โดยใช้คาสัง่ ต่างๆ สอบถามจากโปรแกรม GIS ได้ รวมท้งั การ16 กระบวนการทำงานในระบบ GIS จะเริ่มตั้งแต่ การนำเข้าข้อมูล (Data Input) ให้กับเครื่อง คอมพิวเตอร์ ซึ่งอาจจะอยู่ในรูปข้อมูลแผนที่ที่มีอยู่แล้ว ข้อมูลจากภาคสนามและข้อมูลจากเครื่อง บันทึกภาพ ข้อมูลทีป่ ้อนแลว้ สามารถจะเก็บไว้ในฐานข้อมูลซึ่งเรียกว่า Geographic Database ซึ่งสามารถ แก้ไขปรบั ปรงุ ใหท้ นั สมยั อยู่เสมอ Geographic Database เป็นฐานขอ้ มูลทีเ่ กบ็ ข้อมูลภูมิศาสตร์ไว้ในเคร่ือง

คอมพิวเตอร์ ซึ่งจะจัดเกบ็ ไว้ใน 2 รูปแบบ คือ Spatial Data หรือขอ้ มูลเชงิ พื้นที่ คอื ขอ้ มูลทีท่ ราบตำแหน่ง ทางพน้ื ดิน 11 สามารถอ้างอิงทางภูมศิ าสตร์ได้ (Geo- referenced) และ Non Spatial Data หรือ ขอ้ มลู ทไี่ มอ่ ยู่ในรูปเชงิ พื้นที่ ได้แก่ ข้อมูลที่เกี่ยวกับคุณลักษณะต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่นั้นๆ ( Associated Attributes) เช่น ข้อมูลการใช้ประโยชน์ที่ดิน ข้อมูลประชากร เป็นต้น นอกจากนี้ การจัดการข้อมูล (Data Management) นับว่าเป็นสิ่งที่จาเป็นและสำคัญเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งแต่ละหน่วยงานที่มี ข้อมูลในรูปแบบที่ไม่เหมือนกัน หรือ ลักษณะของข้อมลู ต่างกนั จะตอ้ งมกี ารจัดการขอ้ มูลนนั่ หมายถงึ การเกบ็ ข้อมลู และแกไ้ ขขอ้ มูลเชิงภมู ศิ าสตร์