หนังสือ E-book ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์

ความหมาย ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ หรือที่เรียกว่า Geographic Information System: GIS คือกระบวนการ ทำงานเกีย่ วกบั ข้อมูลในเชิงพนื้ ทีด่ ว้ ยระบบคอมพิวเตอร์ ทใี่ ชก้ ำหนดขอ้ มลู และสารสนเทศ ทม่ี คี วามสัมพันธ์ กับตำแหนง่ ในเชิงพนื้ ท่ี เชน่ ที่อยู่ บา้ นเลขท่ี สมั พันธ์กบั ตำแหน่งในแผนที่ ตำแหน่งเส้นรงุ้ เส้นแวง ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครื่องมือที่มคี วามสามารถในการเกบ็ รวบรวม รักษาและการค้น ขอ้ มลู เพ่อื จดั เตรียม ปรับแตง่ วิเคราะหแ์ ละการแสดงผลขอ้ มูลเชิงพื้นที่ เพอ่ื ใหส้ อดคล้องตามวตั ถปุ ระสงค์ องค์ประกอบหลกั ของระบบ GIS จดั แบง่ ออกเป็น 5 สว่ นใหญ่ ๆ คือ อุปกรณ์คอมพวิ เตอร์ (Hardware) เช่น ดิจิไทเซอร์ สแกนเนอร์ เครือ่ งพมิ พ์หรอื อืน่ ๆ เพื่อใช้ใน การนำเข้าขอ้ มลู ประมวลผล แสดงผลและผลติ ผลลัพธข์ องการทำงาน โปรแกรม (Software) คือชุดของคำสั่งสำเร็จรูป เช่น โปรแกรม Arc/Info, MapInfo ฯลฯ ซ่ึง ประกอบด้วยฟังก์ชัน การทำงานและเครื่องมือที่จำเป็นต่างๆ สำหรับนำเข้าและปรับแต่งข้อมูล, จัดการ ระบบฐานขอ้ มูล, เรยี กคน้ , วิเคราะห์และจำลองภาพ ข้อมูล (Data) คือข้อมูลต่างๆ ที่จะใช้ในระบบ GIS และถูกจัดเก็บในรูปแบบของฐานข้อมูล โดย ไดร้ ับการดูแลจากระบบจัดการฐานข้อมลู หรอื DBMS ข้อมูลจะเป็นองค์ประกอบท่ีสำคัญ บุคลากร (People) คือ ผู้ปฏิบัติงานซึ่งเกี่ยวข้องกับระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ เช่น ผู้นำเข้า ข้อมูล ช่างเทคนิค ผู้ดูแลระบบฐานข้อมูล ผู้เชี่ยวชาญสำหรับวิเคราะห์ข้อมูล บุคลากรจะเป็น องค์ประกอบทส่ี ำคญั ท่สี ดุ ในระบบ GIS เน่ืองจากถา้ ขาดบุคลากร ข้อมลู ทีม่ อี ยูม่ ากมายมหาศาลน้ัน กจ็ ะเปน็ เพียงขยะไม่มีคุณค่าใดเลยเพราะไม่ได้ถูกนำไปใช้งาน อาจจะกล่าวได้ว่า ถ้าขาดบุคลากรก็จะไม่มี ระบบ GIS วิธีการหรือขั้นตอนการทำงาน (Methods) คือวิธีการที่องค์กรนั้นๆ นำเอาระบบ GIS ไปใช้งาน โดยแต่ละ ระบบแตล่ ะองคก์ รย่อมคี วามแตกต่างกันออกไป ฉะนน้ั ผปู้ ฏบิ ัติงานตอ้ งเลอื กวธิ ีการในการจดั การ กับปญั หาท่เี หมาะสมทส่ี ุดสำหรับของหน่วยงานนัน้ ๆเอง

ข้อมูลเชิงพืน้ ที่ (Spatial Data) เป็นข้อมูลท่ีระบุตำแหน่งพิกัดที่ต้ัง ข้อมูลประเภทนี้เปน็ สิ่งท่จี ำเป็น อย่างยิ่งเพราะ GIS เป็นระบบข้อมูลที่ต้องการอ้างอิงทางภูมิศาสตร์ (Geo-Referenced) ลักษณะทาง ภมู ิศาสตร์ท่ีเปน็ ตวั แทนของปรากฏการณ์ทางภูมิศาสตรบ์ นโลกแผนทก่ี ระดาษบันทกึ ตำแหน่งทางภูมศิ าสตร์ และแทนสิ่งต่างๆ บนโลกที่เป็นลายเส้นและพื้นที่ด้วยสัญลักษณ์แบบ จุด เส้น พื้นท่ีและตัวอักษร ในระบบ สารสนเทศภมู ิศาสตร์จะใช้ Feature ประเภทตา่ งๆ ในการแทนปรากฏการณโ์ ดยแบง่ ออกเป็น 3 กลุ่ม ดังน้ี จุด (Point) ไดแ้ ก่ สถานทตี่ ่างๆ เสาไฟฟา้ ท่อดับเพลิงหวั แดง ต้โู ทรศัพท์ เป็นต้น รูปแบบของข้อมลู ประเภทจุด (Point) เสน้ (Line / Arc) ไดแ้ ก่ ถนน แม่น้ำ สายไฟฟ้า ขอบเขตการปกครอง เป็นต้น รูปแบบของข้อมลู ประเภทเส้น (Line)

รปู ปิด (Polygon) ไดแ้ ก่ แปลงทดี่ ิน บงึ /สระนำ้ พ้ืนที่เพาะปลูกขา้ วโพด เป็นตน้ รูปแบบของข้อมลู ประเภทพืน้ ท่ี (Polygon) ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครื่องมือที่มีความสามารถในการเก็บรวบรวมข้อมูลแบบ ลักษณะโครงสร้างแบบเวกเตอร์ (Vector Structure) ของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ และรวมไปถึง ลักษณะโครงสร้างแบบแรสเตอร์ (Raster Structure) ของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์รักษาและการค้น ข้อมูล เพื่อจัดเตรียม ปรับแต่ง วิเคราะห์และการแสดงผลข้อมูลเชิงพื้นที่ เพื่อให้สอดคล้องตาม วัตถปุ ระสงค์การใช้งานแผนที่ใน GIS เป็นระบบข้อมูลสารสนเทศที่อยู่ในรูปของตารางข้อมลู และฐานข้อมลู ที่มีส่วนสัมพันธ์กับขอ้ มูลเชงิ พ้ืนท่ี (Spatial Data) ซึ่งรูปแบบและความสัมพันธ์ของข้อมูลเชิงพื้นที่ทัง้ หลาย จะสามารถนำมาวเิ คราะห์ด้วย GIS ให้สื่อความหมายในเรื่องการเปล่ียนแปลงทีส่ มั พนั ธก์ ับชว่ งเวลาได้ รูปของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (Geographic Information System)

ลกั ษณะการใชง้ านของระบบสารสนเทศภูมศิ าสตร์ ๑.๑ การนำเข้าข้อมูล (Input) ก่อนที่ข้อมูลทางภูมิศาสตร์จะถูกใช้งานได้ในระบบสารสนเทศ ภูมิศาสตร์ ข้อมูลจะต้องได้รับการแปลง ให้มาอยู่ในรูปแบบของข้อมูล เชิงตัวเลข ( digital format) เสยี กอ่ น เชน่ จากแผนที่กระดาษไปสูข่ ้อมลู ใน รปู แบบดจิ ติ อลหรอื แฟ้มขอ้ มลู บนเครอื่ งคอมพวิ เตอรอ์ ปุ กรณ์ ทีใ่ ชใ้ นการนำเขา้ เช่น Digitizer Scanner หรือ Keyboard เปน็ ต้น ๑.๒ การปรับแต่งข้อมูล (Manipulation) ข้อมูลที่ได้รับเข้าสู่ระบบบางอย่างจำเป็นต้องได้รับการ ปรับแตง่ ให้เหมาะสมกบั งาน เช่น ข้อมลู บางอย่างมขี นาดหรอื สเกล (scale) ทแ่ี ตกตา่ งกันหรอื ใช้ระบบพกิ ดั แผนท่ที ี่แตกต่างกัน ขอ้ มลู เหล่านจ้ี ะตอ้ งไดร้ ับการปรับใหอ้ ยใู่ น ระดบั เดียวกันเสยี ก่อน ๑.๓ การนำเสนอข้อมลู (Visualization) จากการดำเนินการเรียกค้นและวิเคราะหข์ อ้ มูล ผลลัพธ์ ที่ไดจ้ ะอยู่ในรูปของตัวเลขหรือตัวอักษร ซึ่งยากต่อการตีความหมายหรือทำความเข้าใจ การนำเสนอข้อมลู ที่ดี เช่น การแสดงชาร์ต (chart) แบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ รูปภาพจากสถานที่จริง ภาพเคลื่อนไหว แผนที่ หรอื แมก้ ระทง่ั ระบบมลั ติมเี ดยี ๑.๔ การเรียกค้นและวิเคราะห์ข้อมูล (Query and Analysis) เมื่อระบบ GIS มีความพร้อมใน เรื่องของข้อมูลแล้วขั้นตอนต่อไป คือ การนำข้อมูลเหล่านี่มาใช้ให้เกิด ประโยชน์ เช่นใครคือเจ้าของ กรรมสิทธิ์ในที่ดินผืนที่ติดกับโรงเรียนเมืองสองเมืองนี้มีระยะห่างกันกี่กิโลเมตร นอกจากนี้ระบบ GIS ยังมี เครอ่ื งมือในการวิเคราะห์ เช่น การวิเคราะหเ์ ชิงประมาณคา่ การวิเคราะหเ์ ชิงซอ้ น เปน็ ตน้ การนำเสนอขอ้ มูล (Visualization) จากการดำเนินการเรยี กคน้ และวิเคราะหข์ ้อมูล ผลลพั ธ์ท่ีได้จะอยู่ ในรูปของตัวเลขหรือตัวอักษร ซึ่งยากต่อการตีความหมายหรือทำความเข้าใจ การนำเสนอข้อมูลที่ดี เช่น การแสดงชาร์ต (chart) แบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ รูปภาพจากสถานที่จริง ภาพเคลื่อนไหว แผนที่ หรือ แม้กระทั่งระบบมัลติมีเดีย สื่อต่างๆเหล่านี้จะทำให้ผู้ใช้เข้าใจความหมายและมองภาพของผลลัพธ์ที่กำลัง นำเสนอไดด้ ีย่งิ ขนึ้ อกี การเรียกค้นและวิเคราะห์ข้อมูล (Query and Analysis) เมื่อระบบ GIS มีความพร้อมในเรื่องของ ขอ้ มูลแล้วขนั้ ตอนตอ่ ไป คอื การนำข้อมลู เหล่าน่มี าใชใ้ ห้เกดิ ประโยชน์ เช่นใครคอื เจา้ ของกรรมสิทธิใ์ นที่ดิน ผืนที่ติดกับโรงเรียนเมืองสองเมืองนี้มีระยะห่างกันกี่กิโลเมตร ดินชนิดใดบ้างที่เหมาะสำหรับปลูกอ้อยหรือ ตอ้ งมกี ารสอบถามอย่างง่ายๆ เช่น ชเ้ี มาส์ไปในบริเวณท่ตี ้องการแล้วเลอื ก (point and click) เพื่อสอบถาม หรือเรียกค้นข้อมูล นอกจากนี้ระบบ GIS ยังมีเครื่องมือในการวิเคราะห์ เช่น การวิเคราะห์เชิงประมาณค่า (proximity หรอื buffer) การวเิ คราะหเ์ ชงิ ซ้อน (overlay analysis) เปน็ ตน้ ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครื่องมือที่มีความสามารถในการเก็บรวบรวม รักษาและการค้น ข้อมลู เพอ่ื จัดเตรยี ม ปรบั แตง่ วิเคราะห์และการแสดงผลข้อมูลเชงิ พ้นื ที่ เพอื่ ให้สอดคลอ้ งตามวตั ถปุ ระสงค์ ทำใหร้ ะบบสารสนเทศภมู ิศาสตรส์ ามารถแสดงรปู ถ่ายได้ เมอ่ื คลกิ ที่ Polygon ซงึ่ เป็นการนำเสนอข้อมูลรปู 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 เลือก Link to Image File แล้วกด OK ระบบ GIS ประกอบไปด้วยชุดของเครื่องมือที่มีความสามารถในการเก็บรวบรวม รักษาและการค้น ข้อมูล เพื่อจัดเตรียม ปรับแต่ง วิเคราะห์และการแสดงผลข้อมูลเชิงพื้นที่ เพื่อให้สอดคล้องตาม วัตถุประสงค์การใช้งาน GIS เป็นระบบข้อมูลข่าวสารที่เก็บไว้ในคอมพิวเตอร์ แต่สามารถแปลความหมาย เชือ่ มโยงกบั สภาพภูมิศาสตรอ์ ่นื ๆ สภาพทอ้ งที่ สภาพการทำงานของระบบสัมพันธก์ บั สัดสว่ นระยะทางและ พ้นื ท่ีจรงิ บนแผนที่ ข้อแตกตา่ งระหวา่ ง GIS กบั MIS รูปแบบของจุด (Point Features) เป็นตำแหน่งพิกัดที่ไม่มีขนาดและทิศทาง โดยจุดไม่มีมิติ จุดจะ บันทึกบนแผนที่ เป็นค่าพิกัด x, y 1 คู่ จะใช้แสดงข้อมูลที่เป็นลักษณะของตำแหน่งใดๆ เช่นท่ีตั้งของ โรงเรียน เป็นต้น ซึ่งการแสดงข้อมูลภูมิศาสตร์นั้นขึ้นอยู่กับมาตราส่วนของแผนที่ หากมาตราส่วนเล็กที่ตัง้ ของโรงเรียนอาจแสดงเป็นจดุ ถ้าเป็นแผนท่มี าตราสว่ นใหญอ่ าจแสดงเป็นพ้ืนทร่ี ปู ปดิ รูปแบบของเส้น (Linear Features) มีระยะและทิศทางระหว่างจุดเริ่มต้น ไปยังจุดแนวทาง (Vector) และจุดสิ้นสุด เส้นใช้แทนวัตถุที่มี 1 มิติ ถูกบันทึกเป็นกลุ่มค่าพิกัด x, y 1 ชุดประกอบไปด้วย ลักษณะของเสน้ ตรง เสน้ หกั มมุ และเส้นโคง้ เชน่ ถนน ทางดว่ น คลอง เปน็ ต้น รูปแบบของพื้นที่ (Polygon Features) มีระยะและทิศทางระหวา่ งจดุ เริ่มตน้ จุดแนวทาง (Vector) และจุดสิ้นสุด ใช้แทนวัตถุที่มี 2 มิติ ถูกบันทึกเป็นกลุ่มค่าพิกัด x, y ของเส้นโค้งที่ลากมาบรรจบกันเป็น ขอบเขตของพื้นที่นั้น ๆ ที่ประกอบกันเป็นรูปหลายเหลี่ยมมีขนาด พื้นที่ ( Area) และเส้นรอบรูป (Perimeter) เช่น ขอบเขตการปกครอง ขอบเขตหม่บู า้ น การแปลภาพถ่ายทางอากาศดว้ ยสายตาขัน้ สูง จะต้องศึกษาหลักการมองเหน็ ภาพสามมติ ิ ฝกึ หัดการใช้ เครื่องมือแปลภาพ เช่น การใช้กล้องมองภาพสามมิติ การดิจิไทซ์ภาพหน้าจอมอนิเตอร์ ( On-screen Digitizing) ศึกษาวิธกี ารแกไ้ ขความคลาดเคลื่อนเชิงตำแหน่งและศกึ ษาการแปลภาพถ่ายทางอากาศ เพื่อใช้ ในวิชาการต่างๆ เช่น การทำแผนที่การใช้ที่ดิน/สิ่งปกคลุมดิน การทำแผนที่ธรณีวิทยา แผนที่ดิน การเกษตรกรรม การวางผังเมือง ด้านทรัพยากร เช่น ป่าไม้ แหล่งน้ำ ด้านธรณีสัณฐาน ฯลฯ การแปล ภาพถ่ายข้ันสูงจำเปน็ ต้องอาศยั บคุ ลากรท่ผี ่านการศกึ ษาอบรมมาโดยตรง ระบบพิกดั ฉากสองมติ ทิ ่ีมีจุดกำเนดิ บนผวิ โลก เช่น ระบบพกิ ัด UTM ท่ใี ชใ้ นแผนท่ีภมู ิประเทศของ กรมแผนที่ทหาร ใช้แสดงตำแหน่งในทางราบของสิง่ ต่างๆ ระบบพิกดั UTM มีจุดกำเนิดอยู่ที่จุดตัดระหว่าง เส้นศูนย์สูตรกับเส้นเมริเดียนกึ่งกลางของโซน โดยกำหนดให้ที่จุดกำเนิดมีค่าพิกัดเป็น ( E500000 m, N0 m) (E ยอ่ จาก Easting, N จาก Northing) การวเิ คราะหข์ อ้ มูลเชิงบรรยาย ไดแ้ ก่ การปรับแกไ้ ขขอ้ มลู 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)

เปน็ การคำนวณค่าทางสถติ ิจากตารางข้อมูล เช่น Mean, Standard Deviation, Max, Min ทำได้โดยพิมพ์ ข้อมูลสิ่งปลูกสร้างพิมพ์ข้อมูลลงในโปรแกรม Microsoft Office Excel 2007 พร้อมตรวจสอบและแก้ไข ข้อมูลให้ถูกต้อง โดยเฉพาะข้อมูลช่อง Remark (หมายเหตุ) ข้อมูลประเภทเดียวกันให้ใช้คำเดียวกันทุก ตัวอักษร เพื่อให้ง่ายต่อการสืบค้นข้อมูลเมื่อนำข้อมูลไปเข้าในระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ซ่ึง ต้อง Save เปน็ นามสกุล DBF4 (dBase IV) (*.dbf) การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ ได้แก่ การแปลงระบบพิกัดภูมิศาสตร์ (Transformation or Projection) ซ่ึง เป็นการแปลงระบบพิกัด หรือ การแปลงเส้นโครงแผนที่ การต่อแผนที่ (Mosaic) เป็นการเชื่อมต่อแผนท่ี หลาย ๆ ระวางเข้าด้วยกัน การเทียบขอบ (Edge-matching) เป็นวิธีการปรับรายละเอียดของแผนที่ 2 ระวางขึ้นไป อยู่ต่อเนื่องกันแต่เชื่อมต่อกันไม่สนิท นอกจากนี้ยังมีเรื่องการคำนวณพื้นที่ เส้นรอบวง และ คำนวณระยะทาง โดยใช้คาสง่ั ตา่ งๆ สอบถามจากโปรแกรม GIS ได้ รวมทัง้ การ16 กระบวนการทำงานในระบบ GIS จะเริ่มตั้งแต่ การนำเข้าข้อมูล (Data Input) ให้กับเครื่อง คอมพิวเตอร์ ซึ่งอาจจะอยู่ในรูปข้อมูลแผนที่ที่มีอยู่แล้ว ข้อมูลจากภาคสนามและข้อมูลจากเครื่อง บันทึกภาพ ข้อมูลทีป่ ้อนแล้วสามารถจะเก็บไว้ในฐานข้อมูลซึ่งเรียกว่า Geographic Database ซึ่งสามารถ แก้ไขปรบั ปรงุ ให้ทนั สมยั อยเู่ สมอ Geographic Database เป็นฐานข้อมลู ที่เกบ็ ข้อมูลภูมศิ าสตร์ไว้ในเคร่ือง คอมพวิ เตอร์ ซึ่งจะจดั เกบ็ ไวใ้ น 2 รูปแบบ คือ Spatial Data หรอื ข้อมลู เชิงพืน้ ท่ี คือ ขอ้ มลู ทท่ี ราบตำแหน่ง ทางพน้ื ดิน 11 สามารถอ้างองิ ทางภมู ศิ าสตร์ได้ (Geo- referenced) และ Non Spatial Data หรือ ข้อมูลที่ไม่อยู่ในรปู เชงิ พื้นที่ ได้แก่ ข้อมูลที่เกี่ยวกับคุณลักษณะต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่นั้นๆ (Associated Attributes) เช่น ข้อมูลการใช้ประโยชน์ที่ดิน ข้อมูลประชากร เป็นต้น นอกจากนี้ การจัดการข้อมูล (Data Management) นับว่าเป็นสิ่งที่จาเป็นและสำคัญเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งแต่ละหน่วยงานที่มี ข้อมูลในรูปแบบที่ไม่เหมือนกัน หรือ ลักษณะของขอ้ มลู ต่างกนั จะตอ้ งมกี ารจัดการขอ้ มูลนน่ั หมายถงึ การเก็บข้อมูลและแกไ้ ขขอ้ มูลเชงิ ภูมิศาสตร์