Internet GIS: ธันวาคม 2015

ระบบภูมิสารสนเทศผ่านเครือข่ายอินเตอร์เน็ต หรือ Internet GIS/MIS

เป็นการประยุกต์ใช้ระบบอินเตอร์เน็ตกับระบบงานเพื่อจัดการข้อมูลภูมิสารสนเทศ GIS และนำข้อมูลดังกล่าวมาช่วยวิเคราะห์และแก้ปัญหาต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการจัดการข้อมูลและให้ก้าวทันต่อการเปลี่ยนแปลงต่างๆ จึงได้มีการพัฒนาการใช้งานร่วมกันของระบบภูมิสารสนเทศ GIS และระบบจัดการข้อมูล MIS

1. ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (Graphic Information System หรือ GIS)

ระบบภูมิสารสนเทศ หรือ GIS คือการนำเสนอข้อมูลของสถานที่ใดๆ ในลักษณะของแผนที่เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจของผู้ใช้ ซึ่งตัวข้อมูลที่นำเสนอมีลักษณะเป็นการประกอบกันของชั้นข้อมูลหลายๆ ระดับ ชั้นข้อมูลที่นำมาประกอบกันขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของผู้ใช้เป็นหลักเช่น การค้นหารายละเอียดของสถานที่ต่างๆ การวิเคราะห์ความเสียหายของสภาวะแวดล้อม เป็นต้น

ภาพที่ 1 ระบบภูมิสารสนเทศ

ในทางภูมิศาสตร์จะแบ่งประเภทข้อมูลเป็นข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial data) คือข้อมูลที่ใช้อ้างอิงลักษณะโครงสร้างทางภูมิศาสตร์ และข้อมูลคุณลักษณะต่างๆของพื้นที่ (Non-Spatial data) เช่น ข้อมูลปริมาณสารพิษในน้ำ สภาวะแวดล้อมในปัจจุบัน เป็นต้น

2. ระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ (Management Information System หรือ MIS)

ระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ หรือ MIS คือ การจัดทำสารสนเทศหรือการจัดทำข้อมูลที่ผ่านการประมวลผลการคำนวณทางสถิติแล้ว โดยจะนำเสนอข้อมูลในรูปแบบต่างๆ เช่น รายงานจำนวนประชากรในพื้นที่, ปริมาณน้ำฝนในแต่ละพื้นที่ ฯลฯ มีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนการทำงาน การจัดการ และการตัดสินใจในการแก้ปัญหาต่างๆ ข้อมูลที่ได้จะต้องทันสมัย ถูกต้องแม่นยำและรวดเร็ว สามารถนำไปใช้เพื่อประกอบการตัดสินใจ การประเมินสถานการณ์ต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยข้อมูลทางด้าน MIS จะถูกพัฒนาไปตามความเหมาะสมในแต่ละงาน เช่น ข้อมูลการสร้างฝายของพื้นที่ที่สนใจในโครงการการจัดการทรัพยากรน้ำ หรือ เนื้อที่ปลูกข้าว นาปี ในแต่ละปีของประเทศในระบบเครือข่ายสารสนเทศทางการเกษตร เป็นต้น

3. ระบบฐานข้อมูลเชิงพื้นที่ (Spatial Database System)

ระบบจะมุ่งเน้นข้อมูลที่เกี่ยวกับพื้นที่ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถแบ่งลักษณะของข้อมูลเชิงพื้นที่เป็น 3 ลักษณะ ดังนี้

1)    จุด (Point) เป็นลักษณะที่ใช้แสดงตำแหน่งของพื้นที่นั้นๆ เช่น ที่ตั้งจังหวัด หมู่บ้าน เป็นต้น
2)    เส้น (Line) เป็นลักษณะที่ใช้แสดงลักษณะเชื่อมต่อของพื้นที่โดยทั่วไปจะแสดงเป็นกลุ่มของเส้น (Polyline) เช่น ทางน้ำ ทางถนน เป็นต้น
3)    รูปหลายเหลี่ยม (Polygon) เป็นลักษณะที่ใช้แสดงพื้นที่หรือขอบเขต เช่น พื้นที่จังหวัด พื้นที่ทะเลสาบ เป็นต้น
ดังภาพที่ 2 จะแสดงลักษณะข้อมูลเชิงพื้นที่ทั้ง 3 ลักษณะ

ภาพที่ 2 ลักษณะข้อมูลเชิงพื้นที่แบบ จุด, เส้น, รูปหลายเหลี่ยม

โครงสร้างข้อมูล (Data Model) เชิงพี้นที่ที่จัดเก็บอยู่ในฐานข้อมูลแบ่งได้เป็น 2 ประเภท
1) Raster จะมีลักษณะเป็นตารางสี่เหลี่ยมหรือที่เรียกว่า Grid Cell เรียงต่อกันเป็นแนวแกน X แกน Y ลักษณะการจัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วยโครงสร้างแบบ Raster นี้ จะแทนค่าของข้อมูลจากพื้นที่จริงลงในจุดภาพเลย ซึ่งในแต่ละ Grid Cell จะเก็บค่าได้เพียง 1 ค่าเท่านั้น
2) Vector ข้อมูลแบบ Vector นี้จะแสดงเป็น จุด เส้น รูปหลายเหลี่ยมหรือพื้นที่ ข้อมูลที่ จัดเก็บจะอยู่ในรูปพิกัดตำแหน่ง (X Y) ถ้าตำแหน่งเดียวจะหมายถึงจุด (POINT), 2 ตำแหน่งหรือมากกว่านั้นหมายถึงเส้น (LINE), 3 ตำแหน่งขึ้นไปหมายถึงพื้นที่ (POLYGON)

4. สถาปัตยกรรมระบบ (System Architecture)

ภาพที่ 3 สถาปัตยกรรมระบบ

-    ข้อมูล GIS แสดงผลตำแหน่ง เส้น ขอบเขตพื้นที่ และรูปภาพ โดยข้อมูลจะถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบของ SVG (ภาษา XML สำหรับการแสดงผลเป็นภาพ)
-    ข้อมูล MIS เป็นส่วนที่ใช้แสดงผลข้อมูลรายละเอียดโครงการ รายงานและตารางต่างๆ อีกทั้งยังสามารถแสดงผลตำแหน่งพิกัดข้อมูลประกอบบนแผนที่โดยการดึงข้อมูลจากฐานข้อมูลและฐานข้อมูลเชิงพื้นที่

สภาพแวดล้อมของระบบประกอบด้วย
    - ฐานข้อมูลและฐานข้อมูลเชิงพื้นที่ เช่น PostgreSQL/PostGIS, MySQL/MySQL Spatial Database เป็นต้น
    - XML หรือ SVG และ SVG Viewer
    - PHP, Javascript, Apache

5. การประมวลผลข้อมูล (Data Processing)
เพื่อให้เกิดความเหมาะสมกับการแสดงผลข้อมูลบน Internet GIS ข้อมูลต่างๆ จะถูกประมวลผลก่อนขั้นต้น
- ระบบจะทำการ simplify หรือการลดโหนดข้อมูล เพื่อเป็นการปรับความละเอียดให้เหมาะสมกับมาตราส่วนการแสดงผล
- ระบบจะทำการตัดภาพและจัดเก็บภาพภายในระบบสำหรับเพิ่มความเร็วในการแสดงผลบน Internet GIS ซึ่ง SVG ของข้อมูลแบบ Raster จะเป็นการกำหนดจุดเริ่มต้น ความกว้าง ความยาว และชื่อไฟล์ภาพของแต่ละภาพ

GIS Data Management System for Internet GIS

ในประเทศไทยมีการใช้โปรแกรมจัดการด้าน GIS มากมาย หลายยี่ห้อ โดยอัตราการเติบโตของอุตสาหกรรม GIS มีสูง ควบคู่ไปกับการพัฒนาและใช้งานทรัพยากรในประเทศอย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นซอฟต์แวร์ด้าน GIS จึงเป็นที่ต้องการของตลาด โดยตลาดมีมูลค่าสูงและมีผู้ใช้จากหลายหน่วยงานทั้งในส่วนของภาครัฐและเอกชน และเทคโนโลยีเพื่อพัฒนาซอฟต์แวร์ GIS ถูกพัฒนาไปไกล ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถสูง และซับซ้อน การพัฒนาซอฟต์แวร์ GIS แข่งกับซอฟต์แวร์ต่างประเทศ ควรวางกลยุทธ์เพื่อพัฒนาเป็นส่วนๆ โดยเลือกส่วนที่สามารถพัฒนาได้ทันตามความต้องการของตลาดและสามารถเติบโตไปได้เพื่อรองรับการขยายขอบเขตให้ครอบคลุมความต้องการด้าน GIS ในอนาคต โดยอ้างอิงตามาตรฐานสากลเพื่อความเข้ากันได้กับระบบเดิมที่มีอยู่ รวมถีงระบบที่ขายอยู่ในปัจจุบันและที่จะมีในอนาคตอันใกล้ ระบบที่เลือกพัฒนาเป็นส่วนหนึ่งของระบบ GIS เรียกว่าระบบบริหารจัดการข้อมูลข้อมูล GIS แต่เจาะจงไปยังการให้บริการบริหารจัดการผ่าน Internet GIS เพื่อพัฒนาสู่เครือข่ายไร้สายต่อไป เพราะกลุ่ม ARC คาดการณ์ว่าบริการที่ได้รับความนิยมมากที่สุดบนอุปกรณ์พกพาคือบริการ Location base

โปรแกรมแสดงข้อมูลแผนที่แบบ Multilayer

โปรแกรมแสดงข้อมูลสถานีวัดน้ำฝนทั่วประเทศ

วัตถุประสงค์

ระบบจัดการข้อมูล GIS ตามมาตรฐานของ OpenGIS Consortium โดยอ้างอิงตามมาตรฐาน GML 2.0 พร้อมระบบแสดงผลเพื่อทำการบริหาร จัดการข้อมูลผ่านระบบ Internet ทั้งในส่วนของ Text และ Vector Graphic ซึ่งใช้มาตรฐาน SVG (Scalable Vector Graphic) และ 3D Graphic ที่ใช้มาตรฐานของ OpenGL

ประโยชน์
ระบบจัดการข้อมูล GIS เพื่อนำไปใช้กับ Internet GIS สามารถแบ่งได้เป็นหลายองค์ประกอบตามลักษณะหน้าที่ดังนี้

ฐานข้อมูลแบบ Object-Relational Database เพื่อเก็บข้อมูลเชิงวัตถุเช่นข้อมูลแผนที่ หรือตำแหน่งที่ตั้งของวัตถุไว้ในฐานข้อมูลเดิมซึ่งเป็น Relational Database
ซอฟต์แวร์แปลงข้อมูลระหว่างฐานข้อมูลแบบ Object Relational Database และข้อมูลแบบ XML โดยแปลงระหว่างโครงสร้างของ Database และ XML Schema โดยพัฒนา Parser เพื่อให้เข้าใจ GML Schema
ซอฟต์แวร์บริหารจัดการข้อมูล GML ทำหน้าที่ให้บริการการแก้ไข และเรียกใช้งานข้อมูล GML โดยออกแบบเป็นโมดูล และรับข้อมูล id. ของแต่ละวัตถุ เพื่อจัดการกับวัตถุแต่ละตัว
ซอฟต์แวร์แสดงผลและแก้ไขข้อมูล GML แสดงผล GML ในลักษณะของ Tree และมีส่วนแสดงข้อมูล Attribute ซึ่งสามารถถูกแก้ไขได้ผ่านทาง Internet โดยส่วนนี้เรียกใช้บริการของซอฟต์แวร์ในส่วนที่ 3
ซอฟต์แวร์แสดงผลและแก้ไขข้อมูล SVG สามารถแปลงข้อมูลจาก GML ให้เป็น SVG หรืออ่านข้อมูลที่เป็น SVG จากแหล่งข้อมูลอื่นได้ โดยข้อมูลจะถูกย่อผ่านทาง gzip ก่อนจะส่งผ่านระบบ Internet
ระบบแปลงภาพตามความละเอียดและความถูกต้อง ทำหน้าที่ในการแปลงข้อมูลภาพทั้งแบบ Vector และ Raster ตามความละเอียดและความถูกต้องของภาพที่เหมาะสมกับความต้องการของผู้ใช้ เพื่อลดปริมาณข้อมูลบนเครือข่าย โดยใช้ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์เพื่อปรับภาพแบบ Vector ให้มีความถูกต้องสูงสุดแม้เมื่อต้องการลดขนาดข้อมูลลง
ระบบต่างๆ ทำงานอย่างสอดคล้องกันจะทำให้ผู้ใช้สามารถบริหารจัดการข้อมูล GIS ผ่านระบบ Internet ได้อย่างสะดวกรวดเร็ว โดยระบบถูกออกแบบให้รองรับการใช้งานในอนาคตเพื่อสามารถพัฒนาต่อให้สมบูรณ์เพื่อนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางต่อไป โดยขณะนี้พัฒนาแล้วเสร็จไปกว่า 80% เหลือเพียงขั้นตอนในการทดสอบ เพื่อใช้งานจริงกับข้อมูลจริงที่มีขนาดใหญ่

การนำไปประยุกต์ใช้
ระบบสามารถนำไปใช้ในการบริหารจัดการข้อมูล GIS ภาครัฐ เช่น SchoolNet และโครงการพัฒนาพื้นที่อ.อมก๋อย เป็นต้น โดยระบบถูกออกแบบให้สามารถปรับเปลี่ยนได้ง่าย เพื่อรองรับโครงสร้างข้อมูลที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ระบบการแสดงผลและแก้ไขข้อมูลผ่านระบบ Internet สามารถถูกนำไปประยุกต์ใช้กับข้อมูล GML อื่นๆ ที่มาจากฐานข้อมูล GIS จากระบบอื่นๆ ที่ได้รับความนิยมทั่วไป โดยเฉพาะในส่วนของการแสดงผลและแก้ไข Vector Graphic นั้นสามารถนำไปใช้งานได้ทั้งข้อมูลตามมาตรฐาน GML และ SVG และยังถูกนำไปใช้งานกับมาตรฐานการแสดงภาพ 3 มิติ 3D ได้ด้วย
คำอธิบายศัพท์เทคนิค

GML - Geography Markup Language เป็นรูปแบบการเก็บข้อมูลภูมิศาสตร์ตามมาตรฐานของ XML
SVG - Scalable Vector Graphic เป็นรูปแบบการเก็บข้อมูลภาพแบบ Vector ตามมาตรฐานของ XML
GIS - Geographical Information System เป็นระบบการจัดการข้อมูลภูมิศาสตร์
Schema - เป็นมาตรฐานการอธิบายโครงสร้างของข้อมูลที่ถูกเก็บตามมาตรฐาน XML
Object Relational Database - เป็นฐานข้อมูลที่มีความสามารถทั้งในแง่การเก็บข้อมูลเชิงความสัมพันธ์และการเก็บข้อมูลเชิงวัตถุ
GZIP - เป็นรูปแบบการย่อข้อมูลที่ได้รับความนิยม คำอธิบายศัพท์เทคนิค

WEB GIS

ระบบ GIS (Geospatial Infomation system)ปัจจุบันกำลังนิยมนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในรูปแบบการพัฒนาระบบการบริการข้อมูลภูมิสารสนเทศผ่านอินเตอร์เน็ต นี้คือตัวอย่างการนำเอาโปรแกรมรหัสเปิดทางด้าน GIS ไปใช้ในระบบงานด้านต่างๆ

1. WebGIS technology

ตัวอย่างระบบติดตามและประมวลผลตัวตรวจวัด (Sensor Web Processing)

ตัวอย่างระบบบริหารจัดการภัยพิบัติ

ระบบสารสนเทศอาคารและสิ่งปลูกสร้าง สำหรับการจัดการเมือง

ระบบสารสนเทศเชิงพื้นที่สำหรับมหาวิทยาลัย

ระบบบริหารจัดการข้อมูลภูมิสารสนเทศ และการบริการ Metadata

ตัวอย่างระบบบริหารจัดการภัยพิบัติ

ตัวอย่างระบบบริหารจัดการข้อมูลการเกิดภัยพิบัติ

ระบบนำเข้าและแก้ไขข้อมูลเชิงตำแหน่งแบบออนไลน์

ระบบเว็บท่าบริการแผนที่และข้อมูลสารสนเทศเชิงตำแหน่ง

ระบบภูมิสารสนเทศสำหรับการวิเคราะห์และประมวลผลสารสนเทศเชิงธุรกิจ GeoBI

ระบบสารสนเทศอาคารและผังเมือง

ระบบวางแผนและปฏิบัติการ

ระบบวิเคราะห์และประมวลผลการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของมลพิษจากอุปกรณ์ตรวจวัดแบบเรียลไทม์ (Real Time Web GIS)

สารสนเทศต้นไม้และพื้นที่สีเขียวเพื่อการอนุรักษ์

ระบบสารเทศการจัดการข้อมูลแรงงาน

ระบบติดตามรถยนต์ผ่าน Mobile GIS application

ระบบ GPS Tracking and Fleet management

การพัฒนาและเผยแพร่ข้อมูลภูมิสารสนเทศทางอินเทอร์เน็ต

ปัจจุบันการเข้าถึงข้อมูลภูมิสารสนเทศโดยผ่านระบบอินเทอร์เน็ตมีการให้บริการอย่างแพร่

หลาย เช่น Google Earth ซึ่งผู้ใช้บริการสามารถค้นหาข้อมูลจากดาวเทียมรายละเอียดสูง และข้อมูล GIS ได้ทั่วโลกหน่วยงานที่จัดทำข้อมูลภูมิสารสนเทศจึงมุ่งเน้นการแลกเปลี่ยนและให้บริการข้อมูลโดยผ่านทางเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ซึ่งเป็นการประยุกต์ใช้เครือข่ายเทคโนโลยีสารสนเทศที่สามารถเชื่อมต่อผู้ใช้กับผู้ให้บริการข้อมูลในระบบที่เรียกว่า Geospatial Data Clearinghouse โดยผู้ใช้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้หลายระดับ ตามที่เจ้าของข้อมูลต้องการ สามารถดูคำอธิบาย หรือ Metadata ของข้อมูล สามารถดูภาพ (Bitmap) ของข้อมูลภูมิสารสนเทศที่วาด (Render) แล้วผ่าน Web ด้วย Graphic Formatมาตรฐานต่างๆ และสามารถใช้ฟังก์ชั่นของการดูข้อมูล GISเพื่อแสดงผลข้อมูลต่างๆ ซึ่งการฝึกอบรมหลักสูตรนี้เป็นการเรียนรู้มาตรฐาน OGC (Open Geospatial Consortium) และมาตรฐาน ISO (International Standard Organization) และการให้บริการแผนที่ในอินเทอร์เน็ตการจัดสร้างระบบการให้บริการข้อมูล ที่เรียกว่า OGC WebMap Service โดยใช้ซอฟต์แวร์รหัสเปิด (Open Source Software) เพื่อให้ผู้เข้ารับการอบรมได้เข้าใจในหลักการพื้นฐานของระบบ WMS และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการจัดทำระบบการให้บริการข้อมูลได้ รวมทั้งได้ทราบถึงเทคโนโลยี Wireless and Mobile GIS และ Internet GIS Application

บริการข้อมูล GIS:iMap

“iMAP” เป็นโปรแกรมที่สถานภูมิภาค ฯ พัฒนาขึ้นเพื่อเป็น ระบบบริการแผนที่ดิจิตอลผ่านทางเครือข่ายอินเทอร์เน็ต (Internet GIS Map) หรือ เว็บบริการแผนที่ (Web Map Services: WMS)

* Internet GIS Map คือ ระบบแผนที่บนอินเทอร์เน็ต ซึ่งผู้ใช้สามารถเรียกดู นำเข้า ปรับปรุง และสืบค้น ข้อมูลแผนที่ผ่านทางอินเทอร์เน็ต โดยที่ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องมีความรู้หรือทักษะด้านเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ

ภาพที่ 1 การให้บริการ " iMap "

“iMAP” ให้บริการข้อมูลแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ ข้อมูลภาพจากดาวเทียม ข้อมูลจีไอเอส ผนวกเข้ากับระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการใช้ข้อมูลให้เกิดประโยชน์สูงสุดการมี “iMAP” จึงเปรียบเสมือนมีคลังข้อมูลแผนที่และระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ (MIS) ไว้รองรับความต้องการใช้งานหลากหลายมิติ เช่น งานวางแผนและติดตามโครงการประจำปีงบประมาณ งานผังเมือง งานโยธา งานสาธารณูปโภค และงานภาษี เป็นต้น

ภาพที่ 2 ลักษณะการทำงานของ “iMap” web map services

“iMAP” มีลักษณะการใช้งานโดยรวมคล้ายกับ Google Earth แต่ข้อดีของ “iMAP” คือถูกออกแบบมาให้เหมาะกับความต้องการใช้งานในระดับพื้นที่ด้วยคุณลักษณะเด่นคือมีชั้นข้อมูลจีไอเอส ( GIS Layers) ที่ Google Map ไม่มีและเป็นชั้นข้อมูลมาตรฐานเตรียมพร้อมไว้ให้ใช้งานได้ทันที ค้นหาได้ง่าย สามารถเพิ่มเติม/แก้ไขชั้นข้อมูลแผนที่ได้ และมีเครื่องมือให้ผู้ใช้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ง่าย เช่น การค้นหาสถานที่ การวัดระยะทาง การกำหนดตำแหน่ง การสร้างพื้นที่ และการวัดขนาดพื้นที่ เป็นต้น

ข้อดีของการใช้เว็บบริการแผนที่ “iMAP”

1. มีชั้นข้อมูลแผนที่เตรียมพร้อมไว้ให้ใช้งานได้ทันที

2. ช่วยลดต้นทุนและระยะเวลาของการพัฒนา GIS

3. ช่วยเพิ่มทางเลือกในการเก็บรักษาข้อมูลของหน่วยงาน จึงไม่ต้องกังวลและเสียเวลาในการรื้อค้นข้อมูลแผนที่เมื่อต้องการใช้งาน

4.ช่วยลดความเสี่ยงของหน่วยงานที่เกิดจากข้อมูลสูญหายหรือการเปลี่ยนแปลงบุคลากร

5.ช่วยให้สามารถเข้าถึง แบ่งปัน และแลกเปลี่ยนข้อมูลได้อย่างสะดวกและง่ายดาย