บทที่ 1 : 1.1 ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์เบื้องต้น
บทที่ 1: ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์เบื้องต้น
1.1 บทนำ
ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) มีภารกิจหลัก 2 ประการ ได้แก่ การสร้างแผนที่ และ การเรียกค้นข้อมูลจากแผนที่ โดยเฉพาะภารกิจหลังถือเป็นความท้าทายสำคัญ เนื่องจากข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial Data) มีความละเอียดและปริมาณมากอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น โครงการระดับโลกที่มีข้อเสนอให้ดำเนินการจัดเก็บข้อมูลภูมิศาสตร์โดยใช้การแบ่งพื้นที่โลกออกเป็นตารางที่มีระยะห่างกันทุก 10 เมตร พบว่าปริมาณข้อมูลที่ต้องใช้ในการจัดเก็บนั้นมีขนาดใหญ่จนเทียบได้กับเนื้อที่จัดเก็บข้อมูลเท่ากับพื้นที่ของกรุงเทพมหานครทั้งเมือง (ครรชิต, 2529) ในบริบทการประยุกต์ใช้งานจริง เช่น การวิเคราะห์พื้นที่เสี่ยงภัยพิบัติในระดับตำบลหรือการติดตามการใช้ที่ดินรายแปลงในเชิงนโยบาย ความสามารถในการจัดเก็บและเรียกใช้ข้อมูลจำนวนมากเหล่านี้จึงเป็นข้อได้เปรียบของระบบ GIS เมื่อเปรียบเทียบกับการจัดเก็บข้อมูลแบบดั้งเดิม ทั้งนี้ยังมีการนำระบบฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์และการบีบอัดข้อมูลเข้ามาใช้เพื่อรองรับการจัดการข้อมูลปริมาณมากให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในระบบปัจจุบัน
เมื่อองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีดิจิทัลได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เครื่องมือในการทำแผนที่จึงได้รับการยกระดับจากระบบกายภาพสู่กระบวนการแบบดิจิทัล โดยเฉพาะในช่วงที่เริ่มมีการใช้คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ออกแบบเข้ามาแทนที่การเขียนด้วยมือแบบดั้งเดิม ความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลแยกชั้น (Layered Information) บนแผ่นใส เช่น ข้อมูลขอบเขตการปกครอง เส้นทางคมนาคม แหล่งน้ำ และตำแหน่งที่ตั้ง จึงถูกปรับเข้าสู่รูปแบบดิจิทัลที่สามารถบริหารจัดการผ่านระบบฐานข้อมูลภูมิสารสนเทศได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังมีการใช้หมุดหลักฐานเชิงภูมิศาสตร์ (Geodetic Control Points) เพื่อสร้างระบบพิกัดอ้างอิงร่วมกัน ทำให้ชั้นข้อมูลสามารถซ้อนทับกันได้อย่างถูกต้องแม่นยำ ทั้งในเชิงตำแหน่งและเชิงเวลา ปัจจุบัน เครื่องมือดิจิทัล เช่น สแกนเนอร์ความละเอียดสูง ระบบ CAD และ GIS Software ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในการประมวลผลและปรับปรุงข้อมูล ทำให้สามารถปรับเปลี่ยน ปรับแก้ และวิเคราะห์ข้อมูลได้ในแบบเรียลไทม์ (real-time) พร้อมทั้งสามารถเชื่อมโยงเข้ากับเทคโนโลยีคลาวด์ (cloud computing) และฐานข้อมูลออนไลน์เพื่อให้การทำงานร่วมกันของนักวิจัยและหน่วยงานภาครัฐเป็นไปอย่างราบรื่นและโปร่งใส
ต่อมา เมื่อเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ดิจิทัล (Digital Computer Technology) ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในกระบวนการจัดการข้อมูลเชิงพื้นที่ ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (Geographic Information System: GIS) จึงเริ่มได้รับการพัฒนาอย่างเป็นระบบในช่วงต้นทศวรรษ 1960 (TYDAC, 1987) โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการจัดเก็บ วิเคราะห์ และแสดงผลข้อมูลทางภูมิศาสตร์อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ระบบ GIS ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือสร้างแผนที่เท่านั้น หากยังสามารถทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มวิเคราะห์เชิงพื้นที่ (Spatial Analysis Platform) ที่รองรับกระบวนการตัดสินใจในระดับนโยบาย เช่น การจำลองผลกระทบจากภัยธรรมชาติ การคาดการณ์แนวโน้มการใช้ที่ดิน การจัดสรรทรัพยากรธรรมชาติ ตลอดจนการออกแบบแผนพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานระดับท้องถิ่นและประเทศ เทคโนโลยีดิจิทัลคอมพิวเตอร์ในยุคนั้นเริ่มนำเสนอวิธีการจัดการฐานข้อมูลแบบแยกชั้น (Layer-Based Data Management), การแปลงข้อมูลจากแผนที่กระดาษสู่รูปแบบราสเตอร์และเวกเตอร์ (Raster and Vector Data Models), และการประยุกต์ใช้ระบบการคำนวณความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ผ่านโมเดลทางคณิตศาสตร์และสถิติ เพื่อสนับสนุนการจำลองสถานการณ์ (Scenario Simulation) และการวิเคราะห์ทางเลือกเชิงพื้นที่ได้อย่างแม่นยำและรวดเร็วมากยิ่งขึ้น (Williams, 1995)
รูปที่ 1.1 การประยุกต์ใช้งาน GIS ในหลากหลายด้าน
สำหรับประเทศไทย ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา โดยเฉพาะในบริบทของการพัฒนาประเทศด้านการวางแผนพื้นที่ การจัดการทรัพยากรธรรมชาติ และการรับมือกับภัยพิบัติ แม้ว่าการประยุกต์ใช้งาน GIS จะปรากฏให้เห็นชัดเจนในยุคหลังทศวรรษ 1990 แต่แท้จริงแล้วประเทศไทยมีการศึกษาวิจัยในลักษณะที่สอดคล้องกับแนวคิด GIS มานานก่อนหน้านี้ ตัวอย่างเช่น การศึกษาคุณภาพลุ่มน้ำซึ่งอาศัยข้อมูลแผนที่ของปัจจัยเชิงพื้นที่หลายประการ ได้แก่ การใช้ที่ดิน (Land Use), ชนิดของพืชพรรณ (Vegetation Types), ความสูงจากระดับน้ำทะเล (Elevation), ความลาดชัน (Slope), ทิศทางลาด (Aspect), ธรณีวิทยา (Geology) และประเภทของดิน (Soil Type) การบูรณาการข้อมูลเหล่านี้ในลักษณะซ้อนทับกันถือเป็นรูปแบบเบื้องต้นของระบบ GIS ที่เน้นการจัดการข้อมูลในลักษณะเชิงพื้นที่ (Spatial Data Integration) — แม้จะยังไม่ใช้คอมพิวเตอร์โดยตรงก็ตาม ปัจจุบัน โครงการขนาดใหญ่ในประเทศไทย เช่น โครงการ One Map, ระบบแผนที่ภาษีและทะเบียนทรัพย์สิน, ระบบจัดการป่าไม้ของกรมป่าไม้, และระบบติดตามภัยแล้งและน้ำท่วมของสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (GISTDA) ล้วนสะท้อนให้เห็นถึงการยกระดับการใช้ GIS ในระดับนโยบายและการปฏิบัติการอย่างแท้จริง ด้วยการผนวกเทคโนโลยีการรับรู้ระยะไกล (Remote Sensing), การสำรวจด้วยโดรน (UAVs), และการวิเคราะห์เชิงพื้นที่ผ่านแพลตฟอร์มบนคลาวด์ การพัฒนาและใช้งาน GIS จึงกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของการวางแผนและตัดสินใจในระดับประเทศ
ก่อนการใช้ระบบ GIS บนแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์อย่างเต็มรูปแบบ มนุษย์เริ่มประยุกต์ใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ดิจิทัลในกระบวนการ Map Processing ซึ่งครอบคลุมถึงการแปลงระบบพิกัด การย่อหรือขยายมาตราส่วนของแผนที่ และการประมวลผลข้อมูลเชิงพื้นที่ในเบื้องต้น โดยเฉพาะในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ถึงต้นทศวรรษ 1960 ที่คอมพิวเตอร์สามารถรองรับการประมวลผลเชิงคณิตศาสตร์และเชิงตรรกะได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในยุคดังกล่าวได้นำเสนอแนวทางใหม่ในการจัดการข้อมูลภูมิสารสนเทศ เช่น การแปลงข้อมูลจากฟอร์แมตแผนที่แบบกระดาษเข้าสู่ระบบดิจิทัล การสร้างแบบจำลองภูมิประเทศจากข้อมูลระดับความสูง และการประยุกต์ใช้อัลกอริธึมสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนผ่านจากการจัดทำแผนที่แบบกายภาพไปสู่การจัดการข้อมูลภูมิศาสตร์ด้วยระบบสารสนเทศยุคดิจิทัลอย่างแท้จริง
ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) มีภารกิจหลัก 2 ประการ ได้แก่ การสร้างแผนที่ และ การเรียกค้นข้อมูลจากแผนที่ โดยเฉพาะภารกิจหลังถือเป็นความท้าทายสำคัญ เนื่องจากข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial Data) มีความละเอียดและปริมาณมากอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น โครงการระดับโลกที่มีข้อเสนอให้ดำเนินการจัดเก็บข้อมูลภูมิศาสตร์โดยใช้การแบ่งพื้นที่โลกออกเป็นตารางที่มีระยะห่างกันทุก 10 เมตร พบว่าปริมาณข้อมูลที่ต้องใช้ในการจัดเก็บนั้นมีขนาดใหญ่จนเทียบได้กับเนื้อที่จัดเก็บข้อมูลเท่ากับพื้นที่ของกรุงเทพมหานครทั้งเมือง (ครรชิต, 2529) ในบริบทการประยุกต์ใช้งานจริง เช่น การวิเคราะห์พื้นที่เสี่ยงภัยพิบัติในระดับตำบลหรือการติดตามการใช้ที่ดินรายแปลงในเชิงนโยบาย ความสามารถในการจัดเก็บและเรียกใช้ข้อมูลจำนวนมากเหล่านี้จึงเป็นข้อได้เปรียบของระบบ GIS เมื่อเปรียบเทียบกับการจัดเก็บข้อมูลแบบดั้งเดิม ทั้งนี้ยังมีการนำระบบฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์และการบีบอัดข้อมูลเข้ามาใช้เพื่อรองรับการจัดการข้อมูลปริมาณมากให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในระบบปัจจุบัน
ดังนั้น การดำเนินงานด้านภูมิสารสนเทศในปัจจุบันจึงไม่สามารถแยกออกจากการใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ได้ โดยเฉพาะในการจัดเก็บ จัดการ และวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพ