บทที่ 1 : 1.4 กระบวนการในการวิเคราะห์ข้อมูลของ GIS
๑.๔ กระบวนการในการวิเคราะห์ข้อมูลของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS Analysis Process)
การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วยระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) สามารถจำแนกออกเป็น ๒ แนวทางหลักตามลักษณะของกระบวนการทำงาน ได้แก่ การวิเคราะห์แบบดั้งเดิม (Manual Approach) และ การวิเคราะห์ด้วยระบบคอมพิวเตอร์ (Digital or Automated Approach) ซึ่งในหัวข้อนี้จะกล่าวถึงเฉพาะกระบวนการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ในลักษณะดั้งเดิมซึ่งเรียกว่า Manual Approach
๑.๔.๑ การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วยมือ (Manual Approach)
การวิเคราะห์ข้อมูลด้วยมือหรือระบบแบบดั้งเดิม เป็นการประยุกต์ใช้ แผ่นใส (Transparent Sheets) หรือ กระดาษลอกลาย โดยการลอกลายเส้นของข้อมูลแต่ละประเภทลงบนแผ่นใสแยกตามหมวดหมู่ เช่น ข้อมูลแม่น้ำ เส้นถนน ขอบเขตการปกครอง หรือการใช้ที่ดิน จากนั้นนำแผ่นใสเหล่านี้มาซ้อนทับกันบน โต๊ะไฟ (Light Table) หรือ เครื่องฉายแผ่นใส (Overhead Projector) เพื่อสังเกตความสัมพันธ์ของข้อมูลแต่ละชั้นข้อมูลร่วมกัน กระบวนการนี้มีชื่อเรียกทางเทคนิคว่า Overlay Technique ซึ่งถือเป็นรากฐานของการวิเคราะห์เชิงพื้นที่ในระบบ GIS
อย่างไรก็ตาม วิธีการแบบ Manual มีข้อจำกัดหลายประการ ได้แก่
- จำนวนชั้นข้อมูลที่สามารถซ้อนทับได้มีจำกัด เนื่องจากการรับรู้ด้วยสายตาจะลดลงเมื่อจำนวนแผ่นใสเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้แสงไม่สามารถส่องผ่านได้เพียงพอ
- ข้อจำกัดด้านการจัดเก็บ เนื่องจากต้องใช้พื้นที่และวัสดุจำนวนมาก
- ข้อผิดพลาดเชิงพิกัด ซึ่งอาจเกิดขึ้นจากความคลาดเคลื่อนในการตรึงตำแหน่ง (Georeferencing) ของแผ่นใสแต่ละแผ่น แม้จะมีการกำหนดจุดควบคุม (Control Points) ไว้ก็ตาม
ตัวอย่างที่ชัดเจนของการวิเคราะห์ในลักษณะนี้ เช่น การประเมินความเหมาะสมของพื้นที่เพื่อใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่าง ๆ โดยซ้อนทับข้อมูลการใช้ที่ดิน การเข้าถึงโครงสร้างพื้นฐาน และลักษณะภูมิประเทศเข้าด้วยกัน จากนั้นใช้การวิเคราะห์ด้วยสายตาเพื่อตีความความสัมพันธ์เชิงพื้นที่
รูปภาพประกอบด้านล่าง (รูปที่ ๑.๔) แสดงให้เห็นถึงแนวคิดการซ้อนทับข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วยแผ่นใสในบริบทของการใช้ที่ดิน การกำหนดโซน และองค์ประกอบทางกายภาพอื่น ๆ
รูปที่ 1.4 Manual Approach โดยใช้แผ่นใส
ดัดแปลงจาก : http://www.esri.com/
๑.๔.๒ การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วยระบบคอมพิวเตอร์ (Computer Assisted Approach)
การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่โดยใช้ ระบบคอมพิวเตอร์ เป็นการนำเทคโนโลยีสารสนเทศเข้ามาช่วยในกระบวนการ ประมวลผล วิเคราะห์ และจัดการข้อมูลเชิงแผนที่ ซึ่งได้ถูกจัดเก็บในรูปแบบของ ข้อมูลดิจิทัล (Digital Format) ข้อมูลเชิงแผนที่ซึ่งเดิมอาจอยู่ในรูปของแผ่นใส ลายเส้น หรือแผนที่กระดาษตามกระบวนการแบบดั้งเดิม (ดูในหัวข้อ ๑.๔.๑ Manual Approach) จะถูกนำเข้าสู่ระบบด้วยการแปลงให้อยู่ในรูปแบบดิจิทัลผ่านกระบวนการสแกน (Scanning) หรือการติดตามลายเส้น (Digitizing)
เมื่อข้อมูลได้รับการจัดเก็บเป็นดิจิทัลแล้ว โปรแกรม GIS จะสามารถนำมาวิเคราะห์โดยใช้ หลักการคณิตศาสตร์ เช่น การบวก ลบ คูณ หรือหารข้อมูลเชิงพื้นที่ เพื่อสร้างข้อมูลชุดใหม่ที่มีความหมายเฉพาะ เช่น แผนที่การเหมาะสมของพื้นที่ (land suitability maps) นอกจากนี้ยังสามารถใช้ ตรรกศาสตร์ (Logical Operation) เช่น การเปรียบเทียบค่าเงื่อนไขของพื้นที่แต่ละหน่วยข้อมูล เพื่อระบุพื้นที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน หรือเพื่อวิเคราะห์แนวโน้มเชิงพื้นที่ที่สำคัญ
การวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์จึงช่วยเพิ่มความแม่นยำในการประมวลผล ลดข้อผิดพลาดจากการใช้สายตามนุษย์ และสามารถดำเนินการซ้ำหรือปรับเปลี่ยนเงื่อนไขการวิเคราะห์ได้อย่างรวดเร็วและยืดหยุ่น นอกจากนี้ ข้อมูลเชิงดิจิทัลยังช่วยลดปริมาณวัสดุในการจัดเก็บ และสามารถเรียกใช้หรือแสดงผลได้ทันทีผ่านซอฟต์แวร์ GIS ชั้นนำ เช่น ArcGIS, QGIS และ GRASS GIS
รูปที่ 1.5 การวิเคราะห์ข้อมูลด้วยระบบคอมพิวเตอร์ (Computer Assisted Approach)
ที่มา: ดัดแปลงจาก http://www.esri.com/
การจัดการข้อมูลในระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (Data Management in GIS)
การนำระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) มาใช้จัดการข้อมูลเชิงภูมิศาสตร์ ต้องคำนึงถึงขั้นตอนหลัก ๆ ดังนี้
1. การนำเข้าข้อมูล (Data Input)
ข้อมูลเชิงภูมิศาสตร์ที่มีอยู่แล้ว เช่น แผนที่ ข้อมูลจากภาคสนาม หรือข้อมูลจากเครื่องบันทึกภาพ จะต้องถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบดิจิทัล (digital format) ก่อนนำเข้าสู่ระบบ GIS โดยใช้เครื่องมือเช่น Digitizer, Scanner หรือ Keyboard เพื่อบันทึกข้อมูลเข้าสู่คอมพิวเตอร์ ในการประยุกต์ ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (Geographic Information System: GIS) เพื่อการจัดการข้อมูลเชิงพื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับกระบวนการ การนำเข้าข้อมูล (Data Input) เข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่งข้อมูลดังกล่าวอาจอยู่ในหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็น ข้อมูลแผนที่ที่มีอยู่เดิม, ข้อมูลภาคสนาม (Field Data) หรือ ข้อมูลจากอุปกรณ์รับภาพทางไกล (Remote Sensing Instruments) ข้อมูลทั้งหมดนี้จะถูกจัดเก็บภายในฐานข้อมูลเฉพาะที่เรียกว่า ฐานข้อมูลภูมิศาสตร์ (Geographic Database) ซึ่งต้องสามารถปรับปรุงและแก้ไขให้เป็นปัจจุบันได้ตลอดเวลา
2. การจัดเก็บข้อมูลในฐานข้อมูลภูมิศาสตร์ (Geographic Database)
ข้อมูลที่นำเข้าแล้วจะถูกเก็บไว้ในฐานข้อมูลภูมิศาสตร์ ซึ่งแบ่งออกเป็น
- Spatial Data (ข้อมูลเชิงพื้นที่) คือ ข้อมูลที่มีตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ เช่น ตำแหน่งบนพื้นดินที่สามารถอ้างอิงพิกัดได้
- Non-Spatial Data (ข้อมูลที่ไม่ใช่เชิงพื้นที่) คือ ข้อมูลคุณลักษณะหรือรายละเอียดที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ เช่น การใช้ประโยชน์ที่ดิน ข้อมูลเศรษฐกิจของประชากร เป็นต้น
ข้อมูลในฐานข้อมูลภูมิศาสตร์จะถูกจัดเก็บในสองรูปแบบหลัก ได้แก่ ข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial Data) ซึ่งเป็นข้อมูลที่สามารถอ้างอิงตำแหน่งบนพื้นผิวโลกได้ (Georeferenced data) เช่น พิกัดทางภูมิศาสตร์ของถนน แม่น้ำ หรือพื้นที่การใช้ที่ดิน และ ข้อมูลไม่เชิงพื้นที่ (Non-Spatial Data หรือ Attribute Data) ซึ่งเป็นข้อมูลประกอบที่อธิบายคุณลักษณะของพื้นที่ เช่น ประเภทการใช้ประโยชน์ที่ดิน รายได้เฉลี่ยของประชากร หรือระดับการศึกษาในพื้นที่นั้น ๆ
3. การจัดการข้อมูล (Data Management)
การจัดการข้อมูลเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ข้อมูลมีความถูกต้องและทันสมัย โดยใช้ระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) เช่น ระบบฐานข้อมูลแบบสัมพัทธ์ (Relational DBMS) เพื่อจัดเก็บข้อมูลในรูปแบบตารางและเชื่อมโยงข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพ
การบริหารจัดการข้อมูล (Data Management) ถือเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอย่างยิ่งในระบบ GIS โดยเฉพาะในสถานการณ์ที่แต่ละหน่วยงานใช้รูปแบบและโครงสร้างข้อมูลที่แตกต่างกัน จำเป็นต้องมีการจัดระเบียบข้อมูลให้เหมาะสม ซึ่งรวมถึง การจัดเก็บ, การปรับปรุงแก้ไข, และ การแปลงข้อมูล ให้อยู่ในรูปแบบแฟ้มข้อมูลที่สามารถประมวลผลได้ด้วยคอมพิวเตอร์ โดยต้องอาศัย เครื่องมือจัดการฐานข้อมูล ที่มีประสิทธิภาพ เพื่อให้สามารถเชื่อมโยงและเข้าถึงข้อมูลได้อย่างเป็นระบบ
4. การวิเคราะห์ข้อมูล (Data Analysis หรือ Transformation)
การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่โดยการนำ Spatial Data มาซ้อนทับกัน (Overlay) ตามเงื่อนไขที่กำหนด และเชื่อมโยงกับ Non-Spatial Data เพื่อให้ได้สารสนเทศที่ต้องการ เช่น การวิเคราะห์การใช้ที่ดิน การวางแผนทรัพยากร หรือการติดตามการเปลี่ยนแปลงพื้นที่
กระบวนการ การวิเคราะห์ข้อมูล (Data Analysis หรือ Transformation) มีบทบาทสำคัญในการสกัดข้อมูลเชิงลึกจากฐานข้อมูล โดยอาศัยการ ซ้อนทับข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial Overlay) ระหว่างชั้นข้อมูลต่าง ๆ ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด และสัมพันธ์กับข้อมูลไม่เชิงพื้นที่ เพื่อให้สามารถตอบคำถามหรือสร้างสารสนเทศ (Information) ที่ผู้ใช้งานต้องการได้อย่างชัดเจน
5. การแสดงผลข้อมูล (Data Display)
ผลลัพธ์จากการวิเคราะห์จะแสดงในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ตัวเลข ตาราง หรือภาพกราฟิก (Graphic) ซึ่งอาจพิมพ์ออกทางเครื่องพิมพ์ (Printer) หรือเครื่อง Plotter เพื่อใช้ในการตัดสินใจและวางแผนต่อไป
ขั้นตอนของ การแสดงผลข้อมูล (Data Display) ซึ่งหมายถึงการนำเสนอผลลัพธ์จากการวิเคราะห์ ไม่ว่าจะเป็นในรูปของ ตัวเลข สถิติ หรือแผนที่ภาพกราฟิก (Graphic Output) ที่สามารถแสดงผ่านเครื่องพิมพ์ (Printer), เครื่องวาดภาพแผนที่ (Plotter) หรือระบบแสดงผลบนหน้าจอ ทั้งนี้เพื่อให้ผู้ใช้สามารถนำข้อมูลไปใช้ในการวางแผน ตัดสินใจ และบริหารจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยสรุป ระบบ GIS ประกอบด้วยกระบวนการนำเข้าข้อมูล การจัดเก็บและจัดการข้อมูล การวิเคราะห์ และการแสดงผลข้อมูลเชิงพื้นที่และข้อมูลคุณลักษณะ เพื่อให้ได้สารสนเทศที่มีประโยชน์สำหรับการวางแผนและตัดสินใจในงานต่าง ๆ