يقوم علم الجيوماتيكس على مجموعة من الأسس العلمية والتقنية التي تتيح التعامل مع البيانات المكانية بدقة وفعالية من أهم هذه الأسس مفهوم الموقع الجغرافي المرجعي وكيفية توصيفه رياضيا، بالإضافة إلى طرق تمثيل البيانات المكانية رقميًا وتحليلها فيما يلي نستعرض أبرز أسس علم الجيوماتيكس:

1ـ نظم الإحداثيات والمرجعيات الجيوديسية: يعتمد تحديد أي موقع على سطح الأرض على نظم إحداثيات جغرافية محددة. النظام العالمي الأكثر استخدامًا اليوم هو النظام الجيوديسي العالمي   WGS84 النظام الجيوديسي العالمي 1984 الذي يوفر مرجعا موحدا للإحداثيات حول الكرة الأرضية في هذا النظام يتم وصف الموقع بواسطة خط العرض (Latitude) وخط الطول  Longitude  بالنسبة لمرجع بيضاوي يمثل شكل الأرض. ولأن الأرض ليست كرة مثالية طوّر العلماء ما يعرف بالمجسمات المرجعية  (Datums)مثل WGS84 لضبط قياسات الإحداثيات بشكل يتوافق مع سطح الأرض الحقيقي. كما تُستخدم أنظمة إسقاط الخرائط لتحويل الإحداثيات من سطح الأرض الكروي إلى خرائط مسطحة، مع التحكم في التشوهات الناجمة عن الإسقاط مثل إسقاط ميركاتور أو الإسقاط المخروطي فهم نظم الإحداثيات والإسقاطات أساسي لأي متخصص جيوماتيكس لأنه يضمن مواءمة صحيحة للبيانات المكانية من مصادر مختلفة.

2ـ الجيوديسيا وشكل الأرض: تعد الجيوديسيا من العلوم الأساسية التي يستند إليها الجيوماتيكس، إذ تهتم بقياس شكل الأرض وحجمها وحقل الجاذبية الأرضية. يتعلم متخصص الجيوماتيكس المفاهيم الجيوديسية لتصميم شبكات الإحداثيات وضبط أعمال المسح واسعة النطاق. ومن الموضوعات المرتبطة بذلك نظم الارتفاعات والجيود (سطح متوسط البحر) وكيفية ربط الارتفاعات المقاسة بهذا المرجع هذه الأسس العلمية تضمن دقة تمثيل المواقع والارتفاعات في المشاريع المكانية المختلفة.

3ـ تمثيل البيانات المكانية Vector vs Raster) في نظم المعلومات الجغرافية يتم تمثيل البيانات المكانية عادة بإحدى طريقتين : التمثيل الخطي (Vector) أو التمثيل الخليوي  (Raster) في نموذج الخطي، يتم تخزين الظواهر على شكل نقاط أو خطوط أو مضلعات مع إحداثيات دقيقة لكل رأس مثل تمثيل مدينة كنقطة، وطريق كخط، ومنطقة كمضلع). أما في نموذج الراستر فتصوّر الأرض على شكل شبكة من الخلايا (بيكسلات)، وكل خلية تحمل قيمة تمثل خاصية معينة مثل صورة قمر صناعي حيث تمثل كل خلية لونًا أو قيمة انعكاس هذان النموذجان يكملان بعضهما فالمتجه مناسب للمعالم محددة الحدود كالمباني والطرق، بينما الراستر مناسب للظواهر المستمرة كدرجات الحرارة أو الارتفاع عن سطح البحر. يجب على متخصص الجيوماتيكس فهم مزايا وعيوب كل نموذج واختيار المناسب تبعًا لطبيعة البيانات والتحليل المطلوب.

4ـ قواعد البيانات المكانية: التعامل مع الكم الكبير من البيانات المكانية يتطلب استخدام قواعد بيانات مكانية متخصصة. تُخزن هذه القواعد بيانات جغرافية (إحداثيات، أشكال هندسية) إلى جانب البيانات الوصفية المرتبطة بها من أمثلة أنظمة  إدارة قواعد البيانات المكانية PostGIS المبني على PostgreSQL و Oracle Spatial وغيرها تسمح هذه الأنظمة بإجراء استعلامات مكانية مثل إيجاد كل النقاط الواقعة ضمن مضلع معين بكفاءة عالية إن تصميم قواعد البيانات المكانية وفهم بنية البيانات مثل الطوبولوجيا المكانية والارتباطات هو جزء أساسي من البنية التحتية للجيوماتيكس.

5ـ الاستشعار عن بعد ومبادئ المرئيات الفضائية : يعد الاستشعار عن بعد من الركائز الأساسية التي يقوم عليها الجيوماتيكس الحديث وهو علم وتقنية الحصول على معلومات عن سطح الأرض من خلال مجسات لا تلامسه بشكل مباشر، مثل الأقمار الصناعية والطائرات. يرتكز الاستشعار عن بعد على مبادئ فيزيائية أهمها التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي ومواد الأرض حيث تقوم الأقمار الصناعية بالتقاط صور رقمية متعددة الأطياف تعكس خصائص الظواهر كالنبات أو الماء أو الصخور بناءً على توقيعها الطيفي يتعين على متخصص الجيوماتيكس فهم أساسيات الطيف الكهرومغناطيسي من الأشعة فوق البنفسجية مرورًا بالمرئية إلى تحت الحمراء والمايكرويف، وكذلك مفاهيم مثل الدقة المكانية حجم البيكسل على الأرض، والدقة الطيفية عدد نطاقات الطيف، والدقة الزمنية (معدل تكرار التصوير لمنطقة معينة). أيضا من المبادئ المهمة مفهوم المعايرة والتصحيح الإشعاعي والهندسي للصور لضمان أن البيانات المستخلصة منها دقيقة وقابلة للمقارنة عبر الزمن والمكان هذه الأسس العلمية ضرورية قبل الشروع في تحليل صور الاستشعار عن بعد في تطبيقات عملية.

6ـ قياس المسافات والأبعاد والمساحة: يركز علم الجيوماتيكس أيضا على المبادئ الرياضية لقياس المسافات والأبعاد والمساحات على الأرض وعلى الخريطة. في المسوحات الأرضية التقليدية، يتعلم المتخصص كيفية استخدام أدوات مثل الشريط القياسي وجهاز الثيودولايت والمحطة الشاملة (Total Station) لقياس المسافات والزوايا بدقة، ثم حساب الإحداثيات بناءً على تلك القياسات. هناك مفاهيم أساسية مثل نظرية الخطأ لحساب دقة القياسات واحتمال الخطأ، ومبادئ التثليث والتر افرس في الأعمال المساحية. هذه المبادئ الرياضية تضمن أن البيانات المكانية مثل حدود قطعة أرض أو ارتفاع نقطة تم قياسها بطريقة منهجية ويمكن الوثوق بنتائجها ضمن حدود دقة معينة.

7ـ الطبقات المكانية وتحليلها : أحد أسس نظم المعلومات الجغرافية هو مفهوم الطبقات Layers ، حيث يتم تخزين كل نوع من البيانات في طبقة منفصلة مثلاً طبقة للأنهار، طبقة للطرق طبقة لاستخدامات الأرض يسمح هذا النهج بإجراء تحليل مكاني من خلال تراكب الطبقات فوق بعضها. نشأت فكرة الطبقات في التخطيط البيئي طريقة الكعكة الطبقية ثم أصبحت جوهر نظم المعلومات الجغرافية يعتمد التحليل المكاني على التعامل المنطقي مع الطبقات مثلا يمكن التقاطع بين طبقة الغابات وطبقة التربة لمعرفة أي نوع تربة يوجد أسفل الغابات أو تقاطع طبقة السكان مع طبقة الخدمات الصحية لتحديد المناطق ضعيفة الخدمة إن فهم البنى المنطقية للطبقات مثل تمثيل العلاقات المكانية بين الكيانات مجاور، متقاطع داخل يدخل ضمن أساسيات علم الجيوماتيكس للتحليل والاستنتاج.

8ـ نظم الإسقاط وتحويل الإحداثيات: نظرًا لتنوع نظم الإحداثيات المستخدمة عالميا، من المهم الإلمام بعمليات تحويل الإحداثيات بين مختلف النظم. مثلاً قد تتوفر بيانات مساحية في نظام مركزي محلي، بينما بيانات أخرى في نظام جغرافي عالمي على متخصص الجيوماتيكس أن يكون قادرًا على تحويل الإحداثيات بين هذه النظم بدقة عبر تطبيق التحويلات الرياضية المناسبة مثل تحويل الإسقاط والتغيير من مرجع جيوديسي لآخر تتضمن الأسس هنا معرفة معالم الإسقاطات مثل إسقاط مركاتور المستعرض العالمي UTM واسع الاستخدام وكيفية استخدام البرامج لحساب التحويل مع أقل خطأ ممكن.

هذه بعض الأسس الجوهرية في علم الجيوماتيكس يجدر بالذكر أن الإلمام بهذه الأسس يتطلب خلفية رياضية وحاسوبية جيدة، نظرًا للطبيعة الكمية والتقنية للعلم يتم تعزيز هذه المفاهيم النظرية بالمختبرات العملية والتمارين التطبيقية التي يقوم بها الطالب أثناء دراسة علم الجيوماتيكس مثل استخدام برامج GIS لتحويل الإحداثيات أو إجراء تحليل طبقي، أو استخدام أجهزة المسح لقياس مسافة فعلية ومقارنتها بالخرائط.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

بالتعاون مع قسم الشعائر.. المواكب العزائية تحيي ذكرى شهادة الإمام جعفر الصادق (عليه السلام) في كربلاء

المجمَع العلمي يقيم الاختبار المركزي لطلبة الحفظ في بغداد

قسم الشؤون الطبية ينظّم زيارة لدعم الأطفال المصابين بالسرطان في مستشفى الإمام الحسن (عليه السلام)

قسم الشؤون الفكرية يطلق مسابقة (حامل اللواء) بنسختها الثانية في بغداد

المزيد

الآخبار الصحية

بديل طبيعي للفلورايد يحمي أسنانك من التسوس

تحذير للرجال.. أطعمة شائعة الاستهلاك قد تضر بصحة البروستات

اكتشاف بديل طبيعي لـ"أوزمبيك" يخفض الوزن دون آثار مزعجة

خبراء يكشفون لماذا تنام النساء أكثر من الرجال ؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

الأرض "تومض" ليلا!.. كوكبنا ازداد سطوعا بنسبة 16% في غضون 8 سنوات

أحد أخطر البراكين العملاقة على وجه الأرض يمتلئ بالصهارة!

علماء يطورون تقنية جديدة تُسرّع التئام الجروح عبر تنشيط خلايا الجلد

بعد مهمة "أرتميس 2".. أوروبا تخطط لإرسال رواد فضاء إلى القمر

المزيد

مواضيع ذات صلة

تاريخ علم الجيوماتيكس

تكامل تقنيات الجيوماتيكس

تقنيات علم الجيوماتيكس

أهمية الجيوماتيكس بالنسبة للجغرافيين

مكونات علم الجيوماتيكس

مدخل الى علم الجيوماتيكس

البرمجيات Software

الإجراءات والتحاليل (Analysis Procedures)

تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية

أنواع البيانات والمعلومات المستخدمة في نظم المعلومات الجغرافية

علاقة الاستشعار عن بعد بنظم المعلومات الجغرافية (sensing)Remote

الخطوات الاساسية في تفسير الصور الجوية والفضائية