الفرق بين GIS و GPS
يلتبس الأمر على بعض المهتمين بعلم الجغرافيا والتقنيات الحديثة بين نظم المعلومات الجغرافية (GIS) ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، نظرًا إلى ارتباط النظامين بالمواقع الجغرافية والخرائط وجمع البيانات الميدانية.
وعلى الرغم من وجود علاقة وثيقة بينهما، فإن لكل نظام وظيفة مختلفة؛ إذ يُستخدم GPS بصورة أساسية لتحديد المواقع الجغرافية، بينما تُستخدم نظم المعلومات الجغرافية لتخزين البيانات المكانية والوصفية وإدارتها وتحليلها وعرضها وإنتاج الخرائط التي تساعد على فهم الظواهر الجغرافية واتخاذ القرارات.
فما المقصود بكل منهما؟ وما أهم أوجه الاختلاف بينهما؟ وكيف يمكن استخدامهما معًا في الدراسات الجغرافية والمشروعات الميدانية؟
أولًا: ما المقصود بنظم المعلومات الجغرافية GIS؟
نظم المعلومات الجغرافية (Geographic Information Systems)، واختصارها GIS، هي منظومة متكاملة من التقنيات والبرامج والأجهزة وقواعد البيانات والإجراءات والموارد البشرية، تُستخدم لجمع البيانات المرتبطة بالمواقع الجغرافية وتخزينها وإدارتها ومعالجتها وتحليلها وعرضها وإنتاج الخرائط والمعلومات المكانية.
ولا يقتصر نظام المعلومات الجغرافي على كونه برنامجًا حاسوبيًا فقط، بل يشمل بيئة عمل متكاملة يمكن من خلالها الربط بين الموقع الجغرافي والخصائص الوصفية للظواهر المختلفة.
فعلى سبيل المثال، عند دراسة توزيع المدارس في إحدى المدن، يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية لتحديد مواقع المدارس على الخريطة، وربط كل مدرسة ببياناتها الوصفية، مثل اسم المدرسة ونوعها وعدد الطلاب والطاقة الاستيعابية، ثم تحليل توزيعها المكاني ومدى قربها من المناطق السكنية.
وتتيح هذه الأنظمة إجراء العديد من العمليات، من أهمها:
• إنشاء الخرائط الرقمية وإدارتها.
• تخزين البيانات المكانية والوصفية في قواعد بيانات منظمة.
• تحليل التوزيعات الجغرافية للظواهر الطبيعية والبشرية.
• حساب المسافات والمساحات وقياس العلاقات المكانية بين الظواهر.
• تحديد مناطق الخدمة المناسبة للمستشفيات والمدارس وغيرها من المرافق.
• تحليل استعمالات الأراضي والتغيرات العمرانية.
• إنتاج خرائط موضوعية تساعد على تفسير الظواهر الجغرافية.
• دعم اتخاذ القرارات في مجالات التخطيط العمراني والنقل والبيئة وإدارة الموارد.
ومن أشهر البرامج المستخدمة في هذا المجال: ArcGIS Pro وQGIS، بالإضافة إلى المنصات الجغرافية التي تعمل عبر الإنترنت.
ثانيًا: ما المقصود بنظام تحديد المواقع العالمي GPS؟
نظام تحديد المواقع العالمي (Global Positioning System)، واختصارًا GPS، هو نظام ملاحة وتحديد مواقع يعتمد على إشارات تبثها مجموعة من الأقمار الصناعية التابعة للنظام الأمريكي، وتستقبلها أجهزة تحديد المواقع والهواتف المحمولة وغيرها من الأجهزة المتوافقة.
ويتيح هذا النظام تحديد الموقع الجغرافي للمستقبل من خلال حساب المسافة بينه وبين عدد من الأقمار الصناعية، اعتمادًا على توقيت الإشارات المستقبلة ومعلومات المدار والوقت.
ويتكون النظام الأساسي من منظومة أقمار صناعية ومحطات تحكم أرضية وأجهزة استقبال يستخدمها الأفراد والمؤسسات.
وتدور أقمار GPS في مدارات تتيح تغطية عالمية، بحيث يمكن لجهاز الاستقبال، في الظروف المناسبة، التقاط إشارات من عدة أقمار صناعية في الوقت نفسه. ويحتاج تحديد الموقع ثلاثي الأبعاد عادةً إلى إشارات أربعة أقمار صناعية على الأقل، مع مراعاة توقيت الجهاز وحساباته الداخلية.
وقد طُوّر النظام في الولايات المتحدة الأمريكية لأغراض عسكرية، ثم توسع استخدامه في المجالات المدنية، وأصبح جزءًا أساسيًا من تطبيقات الملاحة والخرائط والهواتف الذكية.
ومن أبرز استخدامات GPS:
• تحديد الموقع الجغرافي للأفراد والمركبات.
• الملاحة البرية والبحرية والجوية.
• تسجيل إحداثيات المواقع والظواهر أثناء العمل الميداني.
• تتبع حركة المركبات والأصول المتحركة.
• دعم أعمال المساحة ورصد المواقع، باستخدام أجهزة وتقنيات مناسبة.
• المساعدة في جمع البيانات المكانية اللازمة لمشروعات نظم المعلومات الجغرافية.
ومن المهم الإشارة إلى أن GPS ليس هو نفسه Google Maps؛ فالأول نظام لتحديد المواقع والملاحة، أما الثاني فهو تطبيق خرائط يمكنه الاستفادة من GPS ومن مصادر بيانات وخدمات أخرى لعرض الخرائط وتقديم الاتجاهات.
كذلك فإن GPS ليس النظام العالمي الوحيد لتحديد المواقع، إذ توجد أنظمة أخرى مثل Galileo الأوروبي وGLONASS الروسي وBeiDou الصيني.
ثالثًا: ما الفرق بين GIS وGPS؟
على الرغم من ارتباط النظامين بالمعلومات الجغرافية، فإن الاختلاف الأساسي بينهما يتمثل في الوظيفة التي يؤديها كل منهما.
نظام GPS يجيب عن سؤال: أين يقع الموقع؟
أما نظم المعلومات الجغرافية GIS فتساعد على الإجابة عن أسئلة مثل: ماذا يوجد في هذا الموقع؟ وكيف تتوزع الظواهر جغرافيًا؟ وما العلاقة المكانية بينها؟
ويمكن توضيح الفرق بينهما من خلال النقاط التالية:
1. من حيث الوظيفة الأساسية
GPS: تحديد الموقع الجغرافي وتوفير الإحداثيات والمعلومات المتعلقة بالملاحة.
GIS: إدارة البيانات المكانية والوصفية وتحليلها وعرضها وإنتاج المعلومات والخرائط.
2. من حيث طبيعة النظام
GPS: نظام ملاحة وتحديد مواقع يعتمد على الأقمار الصناعية وأجهزة الاستقبال.
GIS: منظومة متكاملة تضم البرامج والأجهزة والبيانات والعمليات والأفراد، وتُستخدم في إدارة المعلومات الجغرافية وتحليلها.
3. من حيث البيانات
GPS: يوفر بيانات الموقع، مثل خطوط الطول ودوائر العرض والارتفاع، وقد يوفر معلومات عن الوقت والحركة بحسب الجهاز والتطبيق.
GIS: يتعامل مع الإحداثيات والطبقات المكانية والبيانات الوصفية والجداول والصور وغيرها من مصادر المعلومات الجغرافية.
4. من حيث التحليل
GPS: يحدد الموقع، ويمكن أن يدعم الملاحة وتسجيل المسارات، لكنه لا يؤدي بمفرده جميع وظائف التحليل الجغرافي المتخصصة.
GIS: يتيح إجراء عمليات تحليل مكاني متعددة، مثل تحليل القرب والتداخل المكاني والكثافة والتوزيع ومناطق الخدمة.
5. من حيث المخرجات
GPS: إحداثيات جغرافية أو موقع على الخريطة أو مسار حركة أو معلومات ملاحة.
GIS: خرائط موضوعية وقواعد بيانات مكانية ونتائج تحليلية وتقارير ومنتجات جغرافية تدعم التخطيط واتخاذ القرار.
6. من حيث التكامل
GPS: يمكن استخدامه مصدرًا للإحداثيات والبيانات الميدانية.
GIS: يمكنه استقبال بيانات GPS ودمجها مع طبقات أخرى وتحليلها وربطها بالبيانات الوصفية.
رابعًا: العلاقة بين نظم المعلومات الجغرافية GIS ونظام GPS
السؤال الذي يتكرر كثيرًا هو: ما العلاقة بين GIS وGPS؟ وهل يمكن استخدام أحدهما دون الآخر؟
الإجابة أن النظامين مختلفان في الوظيفة، لكنهما متكاملان في كثير من التطبيقات الجغرافية.
فنظام GPS يساعد الباحث على تحديد موقع الظاهرة وتسجيل إحداثياتها، بينما تساعد نظم المعلومات الجغرافية على تنظيم هذه الإحداثيات وربطها بالبيانات الوصفية وتحليلها وعرضها على الخرائط.
وعلى سبيل المثال، عندما يقوم الباحث بجمع مواقع المستشفيات في مدينة معينة، فإنه يستطيع استخدام الهاتف المحمول أو جهاز GPS لتسجيل إحداثيات كل مستشفى. وبعد ذلك يمكن إدخال الإحداثيات إلى برنامج GIS، وربط كل موقع ببياناته الوصفية، مثل اسم المستشفى وعدد الأسرة والتخصصات الطبية.
وبعد استكمال قاعدة البيانات، يمكن إجراء تحليل مكاني لتحديد المناطق التي تفتقر إلى الخدمات الصحية، أو حساب المسافات بين السكان وأقرب مستشفى، أو اقتراح مواقع مناسبة لإنشاء منشآت صحية جديدة.
وبذلك يساهم GPS في توفير بيانات الموقع، بينما تساعد نظم المعلومات الجغرافية في تحويل البيانات إلى معلومات قابلة للتحليل والاستفادة منها في التخطيط واتخاذ القرار.
ولا يعني ذلك أن GIS يعتمد بالضرورة على GPS في جميع مشروعاته؛ إذ يمكن الحصول على البيانات المكانية من الخرائط الرقمية والصور الجوية والمرئيات الفضائية والمسوح السابقة وقواعد البيانات المنشورة وغيرها من المصادر.
خامسًا: مثال تطبيقي يوضح الفرق بين GIS وGPS
لنفترض أن إحدى الجهات ترغب في دراسة توزيع محطات الوقود داخل مدينة كبيرة، بهدف معرفة مدى كفاية توزيعها بالنسبة إلى السكان وشبكة الطرق.
يمكن تنفيذ الدراسة باستخدام النظامين وفق الخطوات التالية:
المرحلة الأولى: جمع البيانات باستخدام GPS
يتوجه الباحثون إلى مواقع محطات الوقود ويسجلون الإحداثيات الجغرافية لكل محطة باستخدام أجهزة تحديد المواقع أو الهواتف المحمولة، مع تسجيل البيانات الوصفية المطلوبة، مثل اسم المحطة ونوعها وحالتها التشغيلية.
المرحلة الثانية: إدخال البيانات إلى GIS
تُنقل الإحداثيات إلى برنامج نظم المعلومات الجغرافية، وتُنشأ طبقة مكانية تمثل مواقع المحطات، ثم تُربط هذه المواقع بالبيانات الوصفية التي جُمعت ميدانيًا.
المرحلة الثالثة: دمج البيانات الجغرافية
تُضاف طبقات أخرى إلى المشروع، مثل شبكة الطرق والمناطق السكنية وحدود الأحياء والكثافة السكانية، حتى يمكن دراسة مواقع المحطات في سياقها الجغرافي.
المرحلة الرابعة: إجراء التحليل المكاني
تُستخدم أدوات GIS لتحليل توزيع المحطات وقياس المسافات بينها وبين المناطق السكنية، وتحديد الأحياء التي قد تعاني من ضعف إمكانية الوصول إلى الخدمة.
المرحلة الخامسة: إعداد الخرائط والنتائج
تُنتج خرائط موضوعية توضح مواقع محطات الوقود وأنماط توزيعها، إلى جانب نتائج تحليلية تساعد الجهة المختصة على تقييم التوزيع الحالي ودراسة البدائل الممكنة.
يتضح من هذا المثال أن GPS يساعد في تحديد المواقع، بينما تتولى نظم المعلومات الجغرافية إدارة البيانات وتحليلها وإنتاج النتائج.
سادسًا: هل يمكن استخدام GIS دون GPS؟
نعم، يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية دون الاعتماد على GPS بصورة مباشرة.
فقد يحصل الباحث على بياناته المكانية من مصادر متعددة، مثل الخرائط الورقية التي جرى تحويلها إلى بيانات رقمية، أو الصور الجوية والمرئيات الفضائية، أو قواعد البيانات الحكومية، أو ملفات الخرائط الرقمية التي أُعدت مسبقًا.
كما يمكن استخدام الإحداثيات الموجودة في ملفات مكانية جاهزة دون الحاجة إلى جمعها ميدانيًا باستخدام جهاز GPS.
فعلى سبيل المثال، يستطيع الباحث تحليل التوسع العمراني في مدينة ما باستخدام مرئيات فضائية متعددة التواريخ، ثم مقارنة التغيرات العمرانية باستخدام أدوات GIS، حتى لو لم يستخدم GPS أثناء التحليل.
وهذا يوضح أن GPS أحد مصادر الحصول على البيانات المكانية، وليس شرطًا أساسيًا لاستخدام جميع وظائف نظم المعلومات الجغرافية.
سابعًا: هل يمكن استخدام GPS دون GIS؟
نعم، يمكن استخدام GPS بصورة مستقلة عن نظم المعلومات الجغرافية.
فقد يستخدمه السائق للوصول إلى وجهته، أو يستخدمه المتنزه لتحديد موقعه، أو يعتمد عليه المسّاح لتسجيل إحداثيات نقاط معينة، دون الحاجة إلى إجراء تحليل مكاني باستخدام برنامج GIS.
ويمكن أيضًا حفظ الإحداثيات في سجل ميداني أو جدول بيانات بسيط، بحسب طبيعة الاستخدام.
لكن عندما يكون الهدف هو تحليل عدد كبير من المواقع، أو دراسة توزيع الظواهر الجغرافية، أو دمج الإحداثيات مع بيانات السكان والطرق والخدمات، فإن استخدام نظم المعلومات الجغرافية يصبح مفيدًا للغاية.
ثامنًا: العلاقة بين GPS وجمع البيانات المكانية والوصفية
لا تقتصر الدراسات الجغرافية على تحديد المواقع فقط، بل تتطلب في كثير من الأحيان جمع معلومات وصفية عن كل موقع.
فعند حصر المدارس، على سبيل المثال، لا يكفي تسجيل إحداثيات المدرسة، بل ينبغي تسجيل اسمها ونوعها وعدد الطلاب وحالتها وغيرها من الخصائص التي تتطلبها الدراسة.
وهنا يمكن استخدام الهاتف المحمول أو تطبيقات جمع البيانات الميدانية لتسجيل الإحداثيات والبيانات الوصفية معًا.
ثم تُرسل البيانات إلى قاعدة بيانات مكانية أو منصة سحابية، وفقًا لإمكانات التطبيق المستخدم، لتصبح جاهزة للمراجعة والتحليل باستخدام نظم المعلومات الجغرافية.
ومن أمثلة التطبيقات التي تساعد في هذه العملية ArcGIS Survey123 وArcGIS Field Maps وQField، مع اختلاف إمكاناتها وشروط استخدامها.
ومن الضروري الانتباه إلى أن جودة النتائج النهائية تعتمد على دقة البيانات وصحة الإحداثيات وسلامة عملية جمع المعلومات، وليس على نوع البرنامج المستخدم وحده.
تاسعًا: هل يوفر GPS موقعًا دقيقًا دائمًا؟
على الرغم من أهمية GPS في تحديد المواقع، فإن دقة الإحداثيات ليست ثابتة في جميع الظروف.
فقد تتأثر الدقة بجودة جهاز الاستقبال، وظروف استقبال الإشارات، والمباني المرتفعة، والأشجار الكثيفة، والتداخلات والإشارات المنعكسة، وغيرها من العوامل.
وفي الاستخدامات المعتادة، قد تكون دقة الهاتف المحمول مناسبة لتحديد المواقع العامة، لكنها قد لا تكون كافية لبعض أعمال المساحة الدقيقة التي تتطلب أجهزة وتقنيات متخصصة.
ولذلك يجب اختيار وسيلة تحديد الموقع وفقًا لمتطلبات الدراسة، مع مراجعة دقة الإحداثيات والتحقق منها قبل استخدامها في التحليل المكاني.
كما ينبغي الانتباه إلى نظام الإحداثيات المستخدم عند نقل البيانات إلى GIS، حتى لا تظهر المواقع في أماكن غير صحيحة نتيجة اختلاف الأنظمة المرجعية أو إعدادات التحويل.
عاشرًا: أهمية التكامل بين GIS وGPS في المجالات الجغرافية
يساعد التكامل بين النظامين في تطوير العديد من التطبيقات العملية، ومن أبرزها:
• التخطيط العمراني: جمع مواقع المباني والطرق والمرافق وتحليل التوسع العمراني.
• النقل والمواصلات: تسجيل المسارات وتحليل حركة المركبات ودراسة إمكانية الوصول إلى الخدمات.
• الخدمات الصحية: تحديد مواقع المستشفيات والوحدات الصحية وتحليل توزيعها بالنسبة إلى السكان.
• الخدمات التعليمية: حصر المدارس والجامعات وتقييم مدى كفاية توزيعها المكاني.
• الزراعة: تسجيل مواقع الحقول ومتابعة بعض الخصائص المكانية المرتبطة بالإنتاج الزراعي.
• البيئة: رصد مواقع التلوث والمخلفات والظواهر البيئية المختلفة.
• المساحة: تسجيل النقاط الميدانية والاستفادة من إحداثياتها في إعداد الخرائط والبيانات المكانية.
• إدارة الكوارث: تحديد المواقع المتضررة وتحديث الخرائط الميدانية وتبادل المعلومات بين فرق الاستجابة.
• خرائط التوزيعات الجغرافية: جمع مواقع الظواهر وربطها ببياناتها الوصفية ثم تمثيلها وتحليل أنماط توزيعها.
ويؤدي هذا التكامل إلى تحسين تنظيم البيانات والاستفادة منها في دراسة الظواهر الجغرافية، بشرط استخدام مصادر موثوقة ومراعاة مستوى الدقة المطلوب.
الخلاصة
يمكن تلخيص الفرق بين النظامين في عبارة بسيطة:
GPS يحدد الموقع الجغرافي، بينما GIS يدير البيانات الجغرافية ويحللها ويحولها إلى خرائط ومعلومات تساعد على فهم الظواهر واتخاذ القرارات.
فإذا أردنا معرفة الموقع الجغرافي لمدرسة أو مستشفى، أمكن الاستعانة بنظام GPS. أما إذا أردنا دراسة توزيع المدارس والمستشفيات، وتحليل مدى قربها من السكان، وتحديد المناطق التي تحتاج إلى خدمات إضافية، فإننا نستخدم نظم المعلومات الجغرافية GIS.
وعلى الرغم من اختلاف وظيفة كل نظام، فإن التكامل بينهما يمثل عنصرًا مهمًا في كثير من الدراسات الجغرافية الحديثة؛ إذ يوفر GPS بيانات الموقع، بينما تتيح نظم المعلومات الجغرافية دمج هذه البيانات مع مصادر أخرى وتحليلها وعرض نتائجها بصورة تساعد الباحثين ومتخذي القرار.
الجغرافي العربي | تبسيط المفاهيم الجغرافية والتقنيات الحديثة.