1

รปท 1 สวนประกอบของ GIS ทมา http://www.conservationgis.org/gishistory/gishistry2.html

ธรรมชาตของระบบสารสนเทศภมศาสตร เรยบเรยงโดย กนกลดา ทาวไทยชนะ

Geographic Information System (GIS) คออะไร จากรปท 1 แสดงใหเหนวาระบบ GIS ประกอบดวย 4 สวน ทสมพนธกบเนอหาทางสงแวดลอมธรรมชาต โดยความเปนจรงแลวระบบ GIS ใชเปนเพยงเครองมอหนงทอาศยวธการตางๆ เพอตอบสนองความตองการของมนษย ทยดกจกรรมของมนษยเปนหลก ในทางตรงขามกยงอาศยเทคโนโลย ฐานขอมล และทฤษฎตางๆ รวมดวย การท าความเขาใจในสงแวดลอมธรรมชาตจากมมมองของมนษยจ าเปนตองอาศยแนวคด ทฤษฎ มากมายมาอธบายปรากฏการณตางๆ รวมทงการบนทกลกษณะทางภมประเทศตางๆ ทสมพนธกบขอมลทางพนท กเพราะมนษยตองการคณภาพ ปลอดภยตอความมนคงทางชวต ไมวาจะเปน อากาศ น า อาหาร หรอสงทจรรโลงใจ ทงหลาย ซงเปนสวนหนงของความสมพนธระหวางมนษยกบสงแวดลอม แมแตเทคโนโลยดงกลาวน ยงตอบสนองตอความอยากได การเขาไปครอบครองธรรมชาต (รวมถงการท าสงครามแยงดนแดน หรอ อนๆ เปนตน)

2

รปท 1 ขอมลพนฐานทางดาน GIS ทมา: http://www.conservationgis.org/gishistory/gishistry2.html

ขอมลพนฐานทางดาน GIS มอะไรบาง

ขอมลทใชในระบบปฏบตการดาน GIS ยงคงเปนขอมลทองกบความสมพนธเชงพนท รวมไปถงขอมลเกยวกบสงตางๆ หรอปรากฏการณตางๆทปรากฎตามธรรมชาต เชน ไดจากขอมลแผนท การส ารวจ สถตประชากร ขอมลภาคสนาม เปนตน ซ งในภายหลงมานไดน าขอมลเหลานเขาสระบบดจทล ตามความกาวหนาทางดานเทคโนโลยคอมพวเตอร เพอชวยในการรวบรวมขอมล การวเคราะห การจ าแนก และความถกตองชดเจนใหสามาถน ามาใชท าแผนทฐานในมาตราสวนตางๆ

3

เทคโนโลยพนฐานทางดาน GIS มอะไรบาง

เทคโนโลย GIS มการเปลยนแปลงรนแรงไปอยางรวดเรวในชวงเวลาทผานมา การท างานของระบบ

GIS สอดคลองกบการพฒนาทางดานฮารดแวรคอมพวเตอร ซงมโปรแกรมตางๆ หลากหลาย และแนวโนมนกยงคงด าเนนตอไป อกทงยงเชอมโยงกบระบบอนเตอรเนต ทมการเชอมโยงเปนเครอขายใหญโตทจะขนสงขอมลทเรยกวา data superhighways ขนาดใหญระหวางลกขายตางๆ จนกระทงตองก าหนดรปแบบการขนถายขอมลเชงกราฟฟกใหเปนมาตรฐานเดยวกน ทสามารถเชอมตอขอมลกนไดอยางมประสทธภาพ ไปสการสรางซอฟแวรเพอการคาขน และไดกลายเปนสงทาทายใหมในทกวนน

รปท 2 เทคโนโลยพนฐานทางดาน GIS ทมา: http://www.conservationgis.org/gishistory/gishistry2.html

4

รปท 3 ทฤษฎพนฐานทางดาน GIS ทมา http://www.conservationgis.org/gishistory/gishis27.gif

ทฤษฎพนฐานทางดาน GIS

การวเคราะหความแตกตาง การจดการ และการประยกตวธการดาน GIS กลายเปนการน าเอาวธการวเคราะหทกาวหนามาใชในศกษามากขน เชน แนวคดทางดานสถาปตยกรรมภมทศน คณตศาสตร ภมศาสตร ทฤษฎเชงระบบ ชววทยา และการเมองการปกครอง เปนตน ดงรปท 3 แสดงใหเหนวาสาขาวชาตางๆ เขามาเปนกรอบแนวความคดและรปแบบทางดาน GIS ใน 5 ศาสตร ดวยกน ไดแก ศาสตรทางพนท (space) คณลกษณะ (features) การปฏบตการและการวเคราะห(operation/analysis) การสงเคราะห (integration/synthesis) การใหความหมายและสญลกษณ (meaning/significance) สวนรปท 4 แสดงใหเหนถงการเปลยนแปลงตามชวงเวลาวา GIS เขาไปสมพนธกบศาสตรอะไรบาง เพอสรางแนวคดทฤษฎใหมใหสอดคลองกบการเปลยนแปลงทเกดขน

5

ความเปนมาของทฤษฎทาง GIS

1. โมเดลส าหรบการอธบายพนท (Space) 1.1. พนททมความหลากหลายตอเนอง (space is a plane of continuous variation) ซงสามารถระบตวอยาง

ของจดทแตกตางได แนวคดนเรยกวาราสเตอรโมเดล (Raster Model)โดยใชแนวคดทางสถตมาชวยมกพบในงานตงสมมตฐานทางชววทยา โดยรปแบบจะเนนความตอเนองและจ าแนกความแตกตาง (continuous variation) มกนยมท าในขอมลทเปนตารางกรดเซล (gird cells) หรอราสเตอร (Raster) หรอเมทรซ (Matrix) โดยทแตละเซลบอกคาความแตกตางของขอมลได และสามารถซอนทบขอมลทเปนกรดเซลรวมกนได โดยใชวธการวเคราะหหลายมต (A multi-dimensional matrix) รวมกบสถตการจ าแนกหลายตวแปร (Multivariate statistical studies) เพอศกษาถนทอยอาศยและกลมพนธเดยวกน

รปท 4 ทมาของทฤษฎดาน GIS ทมาhttp://www.conservationgis.org/gishistory/gishis28.gif

6

(Habitat and Niche) ซงแนวความคดนเดคารท (Descartes,1637) ไดเคยใชศกษามากอนแลวจนไดพฒนาขนมาเปนการก าหนดพกดทางพนทส าหรบการวเคราะหทางพชคณต (coordinate space of geometric analysis ) จากนนกอสส (Gauss) และฮมโบลท (Humbolt) ไดท างานรวมกนและพฒนาแนวคดนส าหรบการท าแผนทสนามแมเหลกโลก และสรางแผนทฐานขนเปนฉบบแรก (The first thematic map) ทอางองจากการสงเคราะหจากากรสมตวอยาง สวนกอสส กไดตพมพวธการสถตทางคณตศาสตร จากนน อาร เอ ฟชเชอร (R.A. Fisher) ไดจ าลองสตรนขนมาใหมในป 1930 ภายใตแนวคดใหมทางสถต ตวอยางทางพนท และวธการจ าแนกพหความแตกตาง (Multivariate methods) บนขอมลกรดเซลตามชวงเวลาโดยการวจยทามกลางนกชววทยา ดงจะเหนไดวาขอมลราสเตอรเปนขอมลทใชอยางแพรหลายในโปรแกรม GIS ชวงแรกๆ (ราวป 1960s-1970s) ทสามารถเขาถงไดงายเพอศกษาการเปลยนแปลงไปตามเวลา

1.2 พนททไมตอเนอง (Space is a plane of discrete things) ซงสามารถจ าแนกความสมพนธเชงพนทและใช

ขอมลทเกยวของตางๆ แนวความคดนเรยกวาโมเดลเวกเตอร (Vector Model) สวนใหญพบในการท าแผนทภมประเทศ และหยบยมแนวคดทางเรขาคณตมาใชในการอธบายสงทไมตอเนอง (discrete things)ทแสดงไดดวย จด (points) เสน (lines) พนทรปปด (polygons) และพนผว (surfaces) ซงจะเกบขอมลในรปโทโปโลย (topology) ทมความแตกตางกนในเชงเรขาคณต โมเดลนพบในการออกแบบแผนท (cartography) แบบดงเดม ซงเปนสงส าคญในงาน GIS ทตองน าเขาขอมลแผนทเปนอนดบแรก ซงศลปะการออกแบบแผนทเกดขนครงแรกในสมยพนฟวทยาการ (Renaissance) และยคการเดนทางและคนพบ (the first voyages and discovery) ทเหนวามการพมพแผนทออกมาแลว โดยนกเดนทางเหลานจะใชแผนทส าหรบการน าทางแตกยงมขอจ ากดอย จนกระทงอลเบอรต (Alberti) ไดพมพต าราเรองโปรเจคเตอรดวยเรขาคณตขนในป 1435 จนน าไปสการท าโปรเจคเตอรแผนทแบบเมอรเคเตอร (Mercator) เพอใชน าทางส าหรบการเดนทางออกส ารวจทางเรอน าความรเรองมม องศา มาใชในการก าหนดทศทางการเดนเรอ จนกระทงกอสส (Guass) ไดคดสตรค านวณทไมใชยคลเดยน (non-Euclidean geometry) ขนในป 1800 การท าความเขาใจเรองโปรเจคเตอรแผนทจงไดพฒนาใหถกตองยงขน แตรปแบบเมอรเคเตอรกไมไดระบความถกตองเรองทรวดทรง (shape) จงท าใหเมอหมนโปรเจคเตอรหรอกางออกใหมาอยในแผนระนาบแลวขนาดผดไป แตความสมพนธของจดไปยงเสน (points to lines ) และเสนไปยงพนทรปปด (lines to polygons) ไมเปลยนแปลง สงผลใหเรนแมนน (Reimann) นกศกษาของกอสสคนหนง ไดคนพบศาสตรโทโปโลย (Science of Topology ) ขนในป 1851 โดยมพนฐานของรปแบบเวกเตอรทงหมด การเชอมโยงโมเดลโทโปโลยเวกเตอรทงหมดเขากบ

7

ขอมลอธบายคณลกษณะ(Attributes ) ทกวนนเรยกวา geo-relational model ซงพฒนาขนมาโดยบรษท ESRI มาตงแตป 1970s

1.3 ต าแหนงในพนททอธบายโดยการใชพกด (locations in space are described using coordinates) แนวความคดนคดขนโดยเดสคารท (Descartes) เปนคนแรก ทเขาไดคดคนศาสตรการวเคราะหเชงเรขาคณตขนแลวไดน ามาใชกบวธการเชงตวเลขทก าหนดพกด (coordinate)ได เพออธบายรปทรงและพนท พกดเหลานสามารถน าไปคดเพอก าหนดกรดบนพนทได

2 โมเดลเพออธบายคณลกษณะ (Models for describing features) สงทอยในพนท (things in space) การจ าแนกความแตกตางของคณลกษณะตางๆไดดวยการก าหนดขอบเขต ซงอาจไปกระทบกบแนวความคดอกอยางหนงได อยางเชน ธรรมชาตเปนเรองความสบสนซบซอน การก าหนดขอบเขตอาจจะไมเพยงพออกตอไป การประยกตการก าหนดขอบเขตของกลมตางๆในธรรมชาตเปนเพยงวธการหนงเทานน เพราะยงมอกหลายอยางทยงไมชดเจน (blurry) พอทจะก าหนดขอบเขตรปแบบลงไปได หากยงไมก าหนดขอสรปความตองการ ค าถาม หรอการตดสนใจตางๆ ลงไป

3 โมเดลการสรางคณคาเพมขน (Models for creating meaningful results) การปฏบตการและการวเคราะห ส าหรบการวเคราะหเชงพนทรวมไปถงค าถามเรอง ความใกลเคยง (adjacency) การรวม (containment) การขจดออก (exclusion) การประมาณ (proximity) การแยกยอย (subdivision) การจดกลม (grouping) การจดทศทาง (orientation) การเคลอนท (movement) เวลา (time) เปนตน การวเคราะหเชงพนทตองอาศยพนฐานจากค าถามเหลานในการท าการซอนทบขอมลทแยกออกจากทฤษฎปฏบตการ ทคดขนโดย แคนเตอร (Cantor , 1874 ) เชนการท า intersection and union ซงเขาไดท าการจ าลองโมเดลขนถอไดวาเปนชวงตนของยคพฒนานก GIS แลวไดประดษฐค าวา พชคณตทางแผนท (map algebra) เปนครงแรกในป 1960s เพออธบายปฏบตการเชงพนทบนขอมลกรด และพฒนาสาขานใหกาวหนาตอไปในชอของ computational geometry โดยใชรวมกบอลกอรทม (algorithms) ส าหรบการวเคราะหพนทในราวป 1970s ไดแก

3.1 การท าบรณาการและการสงเคราะห (integration and synthesis) ขอมลเชงพนทจากแหลงตางๆ สามารถน ามาบรณาการดวยการท าโครงสรางใหม จดการใหม และการแปลงใหม ซงการท าโครงสรางใหม (restructuring)เปนกระบวนการทขอมลจากโมเดลตางๆ จ าเปนตองสรางขนมาใหมใหเปนรปแบบเดยวกน เชน แปลงขอมลราสเตอรเปนเวกเตอร เปนตน สวนการจดท าใหม

8

รปท 5 พนฐาน GIS ส าหรบความตองการของมนษย http://www.conservationgis.org/gishistory/gishistry2.html

(generalization) เปนการท าใหขอมลเดมมความชดเจนขนหรอเปนการรวมเขาดวยกนเพอท าใหดขนดวยการลดรายละเอยดของขอมลลง สวนการแปลงใหม (transforming) เปนการท าใหขอมลเปลยนไปสระบบพกดอนใหม มาตราสวนอนใหม หรอแปลงไปสโปรเจคชนแผนทอนใหม เพอใหสอดคลองกบขอมลทม

3.2 ผใชตองการวเคราะห (User needs analysis) GIS ตองก าหนดอยางชดเจนถงความตองการ ความสามารถ และความคาดหวงของผใชใหได อยางเชนแนวคดโครงการ GIS (Tomlinson, 1962) เขาไดออกแบบแนวคดการใช cybernetics และsystem theory ในการจ าลองสภาพแวดลอมของมนษยทออกแบบใหสอดคลองกบธรรมชาต ภายใตแนวคดสถาปตยกรรมภมทศนท ม. ฮารวารดในป 1960s-1970s ถอไดวาเปนจดก าเนดของอตสาหกรรม GIS แลว แนวความคดนไดถกน าไปสรางแบบจ าลองทางพนทโดยเจดเดส (Geddes, 1904) โดยหนวยงานการวางแผนพฒนาเมองและประเทศระดบชาต

GIS กบความตองการของมนษย

9 ความตองการพนฐานของมนษยไดแก อาหาร น า ทอยอาศย และสขภาพ ทไดมากจากธรรมชาตเกอหนนนบวนจะยงเสอมโทรมและขาดแคลนลงทกท รวมทงความกระหายใครอยากของมนษยไมสนสดท าใหมการบกรก ท าลาย ครอบครอง ทรพยากรธรรมชาต มากมายหลายลกษณะ เปนตน เครองมอทางดาน GIS จะเปนสวนชวยในการวางแผน จดการ ตดตาม สอดสอง การเคลอนไหวตางๆ แมแตการปกปอง จดสรร จดระบบการใชทรพยากรธรรมชาตรวมกนใหม สงวนไวซงแหลงสวยงามทก าลงสญหายไป สงดงกลาวน ท าใหอตสาหกรรม GIS เตบโตขนเพอท าหนาทจดการวเคราะหขอมลเชงพนท ซงในหลายหนวยงานและองคกรตางๆ ตองทมทนงบประมาณในการด าเนนงานใหทนตอการรกคบของมนษยทจะกลายเปนบอนท าลายความไมมนคงของมนษยเองในทสด