النمذجة في نظم المعلومات الجغرافية (GIS)

يُستخدم مصطلح النمذجة بطرائق عدة وله العديد من المعاني المختلفة، ويمكن أن يُعد تمثيل جزء من العالم الحقيقي عملية نمذجة؛ وذلك لأن الأنموذج الناتج سيكون له خصائص مشتركة مع العالم الحقيقي، ممَّا يسمح لنا بإجراء الدراسات والعمل على الأنموذج بدلًا عن العالم الحقيقي من أجل اختبار ما يمكن أن يحدث في حال تغيرت الظروف وتعددت الاحتمالات (1).

في بيئة نظم المعلومات الجغرافية تُعدُّ الخريطة تمثيلًا مصغَّرًا لجزء من العالم الحقيقي، وهي الأنموذج الأكثر شيوعًا، وتُعد قواعد البيانات فئة مهمة من النماذج؛ إذ تمثِّل البيانات المخزَّنة بعض ظواهر العالم الحقيقي فتُعد نماذج أيضًا. يمكن لقاعدة بيانات ما تخزين قدر كبير من البيانات، وتوفير إمكانية إجراء الكثير من العمليات على البيانات المخزنة، أما النماذج الرقمية فتتمتَّع هي الأخرى بمزايا هائلة مقارنة بالنماذج الورقية، وتُعد أكثر مرونة ويسهل تعديلها، وتسمح بإنجاز عمليات المحاكاة الحاسوبية (1).

 أفضل مثال لشرح النمذجة هو الخرائط؛ فالخرائط أدوات معقدة تضم الكثير من المعلومات، وتظهر بعض تلك المعلومات بوضوح في الرموز التي تشرح الخريطة، وعادةً ما تكون الكثير من المعلومات التي تقدِّمها الخرائط متخفية بطريقة ذكية بين خطوطها ورموزها وألوانها. 

لإنشاء نظام معلومات جغرافي يضم معلومات معقدة ومفيدة على شكل خريطة، يجب إدخال جميع المعلومات المُراد تضمينها إلى الحاسوب، تُظهر الخريطة التقليدية المعلومات عن طريق الصورة ونستطيع التعرف إلى هذه المعلومات عند معرفة معنى الرموز على الخريطة، مثلًا؛ تقترب خطوط الكونتور من بعضها البعض عندما يكون المنحدر حادًّا، وتتباعد أكثر عندما يكون الانحدار بسيطاً، ويمكن عن طريق ذلك معرفة ارتفاع موقع ما، ولكن بالنسبة إلى الكومبيوتر فإنَّ خطوط الكونتور مجرد تمثيل رسومي للأرقام الموجودة في ملفاته، وعلى الباحث أن يكون على دراية كاملة بالمنطقة الجغرافية التي يريد نمذجتها. 

على سبيل المثال، إن أردنا استخدام النمذجة في (GIS) لتحسين إنتاجية متجر ما، يجب الاعتماد على بيانات جغرافية في المنطقة تتعلق بكل مما يأتي:

الجغرافيا الاقتصادية: العوامل الاقتصادية مثل متوسط دخل الفرد في المنطقة.

جغرافيا النقل: أنظمة النقل التي يستخدمها الأشخاص للتنقل من وإلى المتجر.

الجغرافيا الطبيعية: تأثير المناخ والطقس في السلع المباعة وأوقات بيعها.

كل هذه التفاصيل هي جزء من الأنموذج الذي يبنيه الحاسوب بناءً على المعلومات المُدخلة إليه يدويًّا (2).

نماذج البيانات الجغرافية المكانية (Geospatial Data Models):

تُمكِّن هذه النماذج من تمثيل أو نمذجة البيانات ذات المرجعية الجغرافية (Georeferenced Data) رسوميًّا أو هندسيًّا؛ إذ يمثل الشكل الرسومي موقع الظاهرة الجغرافية أو توزعها المكاني، في حين يصف الشكل الهندسي صفاتها أو خصائصها.

ويتضمن النوع الأول من نمذجة البيانات الجغرافية المكانية:

أنموذج البيانات النقطية أو الخلوية (Raster Data Model):

وهو عبارة عن مصفوفة منتظمة من القيم، وإما أن ترتبط هذه القيم بنقاط وتمثل قيم معينة (الارتفاع -  درجة الحرارة - التراكيز الكيميائية)، أو أن ترتبط بخلايا وتمثل صورة (صورة قمر صناعي أو خريطة)، وفي هذه الحالة يمكن إسناد أكثر من خاصية واستخدام قاعدة البيانات؛ إذ تُنظَّم هذه الخلايا ويُنظَّم الوصول إليها باستخدام الصفوف والأعمدة، وتُحسب المساحة التي تمثلها كل خلية من حساب أطوال أضلاعها، وهذا ما يتحكم بدقة الصورة أو الخريطة.

أنموذج البيانات الشعاعية (Vector Data Model):

هو أنموذج يستخدم لتمثيل المساحات والخطوط والنقاط على الأرض، ويعتمد أنموذج البيانات الشعاعية على قاعدة نقطة - قوس؛ إذ يتكون من خطوط غير متقاطعة تدعى بالأقواس والتي تُخزَّن على شكل سلسلة من النقاط المرتبطة بإحداثيات (x,y,z) أو (x,y)، وتُمثل الأقواس الطبقة الأعلى من الخريطة؛ إذ يمكنها تمثيل المظاهر الخطية كالطرق والأنهار والأشكال متعددة الأضلاع كمناطق المزارع والغابات.

في حين يتضمن النوع الثاني من نمذجة البيانات الجغرافية المكانية:

السمات - نظم المعلومات الجغرافية وقواعد البيانات (Attributes – GIS and Databases):

السمات عبارة عن بيانات وصفية مرتبطة بالبيانات الهندسية، وتُدار هذه السمات باستخدام أنظمة قواعد بيانات داخلية أو خارجية، وتستخدم قواعد البيانات الإحداثيات أو أرقام التعريف لربط السمات بالبيانات الهندسية، ويمكن تخزين العديد من السمات وإدارتها لكل كائن وربط خصائص عدة إلى الخريطة (3).

فتابعونا لنتعرف إلى تطبيقات النمذجة في نظم المعلومات الجغرافية ونستكشف خصائصها المختلفة. 

المصادر: