การเตรียมข้อมูลราสเตอร์และเวกเตอร์

การนาเข้าข้อมูลราสเตอร์
การใช้ข้อมูลภาพในงาน GIS จะไม่ได้เป็นการเปิดไฟล์ธรรมดา แต่จะต้องระบุระบบพิกัดภูมิศาสตร์ให้ชัดเจนว่าอยู่บนระบบใดเพื่อให้โปรแกรมรับรู้ว่าพิกเซลใดอยู่บนตาแหน่งไหนของโลก ทั้งนี้เพื่อให้ข้อมูลทั้งระบบทางานบนแผนที่เดียวกันได้แม้จะมีระบบพิกัดคนละระบบ (โปรแกรม GIS จะคานวณตาแหน่งอ้างอิงบนโลกให้)

ใน QGIS คลิกเลือก Add Layer Rasterเพื่อนาเข้าข้อมูลราสเตอร์ ถ้าข้อมูลดังกล่าวไม่มีระบบพิกัดฝังอยู่ (เช่น JPG, PNG, GIFF หรือ TIFF เป็นต้น) หรือเป็นข้อมูลที่มีระบบพิกัดภูมิศาสตร์ฝังอยู่ (IMG, Geo-TIFF, ECW, SID หรือ DEM เป็นต้น) แต่ต้องการเปลี่ยนระบบพิกัดใหม่ ก็สามารถเปลี่ยนได้ที่หน้าต่าง Coordinate Reference System Selector ที่ปรากฎขึ้นมาให้เลือกระบบพิกัดภูมิศาสตร์ดังรูป

1. คาอธิบายว่าข้อมูลราสเตอร์ที่เลือกมานี้มีระบบพิกัดอยู่หรือไม่ ถ้ามีจะแสดงระบบพิกัดนั้น

2. หากจารหัสของระบบพิกัดที่ต้องการใช้ได้ ก็สามารถกรอกในช่องนี้เพื่อค้นหาได้

3. ระบบพิกัดที่เพิ่งถูกใช้งาน

4. หากจารหัสระบบพิกัดไม่ได้ ก็สามารถค้นหาจากลิสต์ซึ่งจัดไว้เป็นหมวดหมู่แล้ว

5. เมื่อเลือกระบบพิกัดแล้วระบบพิกัดที่เลือกจะแสดงในกรอบนี้ พร้อมทั้งคาอธิบายด้านล่างเป็นโค้ด

การใช้งาน QGIS ด้านเวกเตอร์

การสร้างข้อมูลเวกเตอร์ (จุด เส้น และโพลีกอน)

คลิกไอคอน เพื่อเปิดหน้าต่าง New Vector Layer ขึ้นมาดังรูป

1. ช่อง Type เลือกประเภทเวกเตอร์ที่ต้องการสร้าง (จุด เส้น หรือโพลีกอน)

2. เลือกระบบพิกัดภูมิศาสตร์ให้กับข้อมูลเวกเตอร์โดยคลิกที่ Specify CRS แล้วเลือกระบบพิกัดที่ต้องการ1

3. ช่อง New Attribute เป็นช่องเพิ่มหัวตาราง Attribute ให้กับข้อมูลเวกเตอร์ ซึ่งสามารถตั้งค่าได้ทั้งชื่อ (Name) ชนิดของข้อมูล (Type) ขนาดของข้อมูล (Width) ไปจนถึงจานวนจุดทศนิยม (Precision) เมื่อตั้งค่าเสร็จแล้วคลิก Add to Attributes List

4. ค่าที่ตั้งไว้จาก New Attribute จะถูกเพิ่มเข้ามาในช่อง Attributes List นี้ โดยจะมีค่า id ประเภทจานวนเต็ม (Integer) ขนาด 10 หลักเป็นค่าเริ่มต้น (default) เสมอ หากต้องการเพิ่ม Attribute อีก ก็สามารถย้อนกลับไปทาข้อ 3. ได้เรื่อย ๆ และถ้าต้องการลบ Attribute ไหนออกก็คลิกเลือก Attribute นั้นแล้วคลิก Remove Attribute ได้

5. เมื่อปรับแต่งตาราง Attribute จนเสร็จแล้ว คลิก OK หน้าต่าง Save As ปรากฎออกมา ให้เลือกตาแหน่งที่จะบันทึกไฟล์แล้วตั้งชื่อไฟล์และคลิก Save จะได้ไฟล์เวกเตอร์เปล่าที่มีหัวตารางตามที่ต้องการ2

1 สำหรับระบบพิกัดภูมิศำสตร์ที่ประเทศไทยนิยมใช้มีอยู่ 5 ชนิดได้แก่

- EPSG:24047 Indian 1975 / UTM Zone 47N

- EPSG:24048 Indian 1975 / UTM Zone 48N

- EPSG:32647 WGS 84 / UTM Zone 47N

- EPSG:32648 WGS 84 / UTM Zone 48N

- EPSG:4326 WGS 84 / Lat/Lon

2 ไฟล์ที่สร้ำงขึ้นนี้จะเป็นรูปแบบ ESRI Shape เท่ำนั้น

ส่วนติดต่อผู้ใช้ของ QGIS

เมื่อเปิด QGIS ขึ้นมาโปรแกรมจะมีส่วนประกอบหลักอยู่ 5 ส่วนได้แก่ Menu Bar, Tool Bar, Map Legend, Map View และ Status Bar ดังภาพ

1. Menu Bar คือเมนูฟังก์ชันทั้งหมดที่ QGIS มี โดยจัดหมวดหมู่ไว้เป็น 11 หมวดหลัก แต่ละหมวดมีเมนูย่อยลงไป

2. Tool Bar คือฟังก์ชันที่ใช้งานบ่อยของ QGIS (ซึ่งทั้งหมดมีอยู่ใน Menu Bar) มีลักษณะเป็นกลุ่มไอคอน (icon) จัดไว้เป็นหมวดหมู่เดียวกัน หมวดหมู่เหล่านี้สามารถย้ายและปิดได้ตามความถนัดของผู้ใช้

3. Map Legend คือส่วนคาอธิบายแผนที่ใช้แสดงรายชื่อชั้นข้อมูลที่มีอยู่ และยังใช้จัดการลาดับ ปรับแต่งการแสดงผล และเปิด-ปิด ชั้นข้อมูลอีกด้วย

4. Map View คือส่วนการแสดงผลแผนที่ทั้งหมดตามที่ได้กาหนดไว้ใน Map Legend และนอกจากแสดงแผนที่ให้ดูแล้ว ผู้ใช้ยังสามารถปรับแต่ง ลบ-เพิ่ม รายละเอียดของชั้นข้อมูลต่าง ๆ ได้ในส่วนนี้

5. Status Bar แสดงตาแหน่งปัจจุบันที่ mouse pointer ชี้อยู่ (ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นแสดงขอบเขตของแผนที่ที่แสดงอยู่ได้โดยคลิกไอคอนด้านซ้ายสุดของแถบ Status Bar) นอกจากนี้ยังบอกมาตราส่วนแลระบบพิกัดแผนที่ที่ใช้อยู่อีกด้วย

ประเภทของข้อมูล GIS

โปรแกรม GIS ทั่วไปจะแบ่งข้อมูลเป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ ดังนี้
1. เวกเตอร์ (vector) คือข้อมูลที่จัดเก็บอยู่ในรูปชุดของจุดพิกัดและความสัมพันธ์ระหว่างพิกัดต่าง ๆ ซึ่งยังแบ่งย่อยได้อีก 3 ประเภทคือ
- จุด (point) เป็นชุดพิกัดที่ไม่มีความสัมพันธ์กันเลย แต่ละจุดเป็นข้อมูลแยกของตัวเองไม่มีเกี่ยวข้องกัน
- เส้น (line) เป็นชุดพิกัดที่มีความเกี่ยวข้องกันแบบทางเดียว คือมีจุดเริ่มต้นไปจนถึงจุดปลาย ไม่มีลักษณะการวนซ้ากลับมาจุดเดิม ชุดความสัมพันธ์นี้หนึ่งชุดคือข้อมูลของเส้นหนึ่งเส้น
- โพลีกอน (polygon) เป็นชุดพิกัดที่มีความเกี่ยวข้องกันแบบวนกลับ คือมีจุดเริ่มต้นและจุดปลายเป็นจุดเดียวกัน ทาให้ได้หนึ่งชุดพิกัดเป็นรูปปิดหนึ่งรูป

รูปตัวอย่างข้อมูลแบบเวกเตอร์

ข้อมูลเวกเตอร์อาจมีข้อมูลตาราง (attribute) ประกอบอยู่ด้วยหรือไม่ก็ได้ ซึ่งข้อมูลตารางนี้จะผูกโยงเข้ากับชุดข้อมูลแต่ละชุดไปเช่น ถ้าเป็นข้อมูลแบบจุด แต่ละจุดก็จะมีข้อมูลตารางของตัวเองหนึ่งชุด ถ้าเป็นข้อมูลแบบเส้น แต่ละเส้นก็จะมีข้อมูลตารางของตัวเองหนึ่งชุดเช่นกัน

QGIS รองรับฟอร์แม็ตเว็กเตอร์ของโปรแกรมชื่อดัง ๆ ในท้องตลาดแทบทั้งหมดเช่น ESRI Shape, Map Info File, Microstation DGN และ AutoCAD DXF เป็นต้น

2. ราสเตอร์ (raster) คือข้อมูลที่มีการจัดเก็บเป็นช่องตารางสี่เหลี่ยม แต่ละช่องตารางเรียกว่าพิกเซล (pixel) จะเก็บข้อมูลตัวเลขชุดหนึ่ง พิกเซลจะมีขนาดช่องละเท่ากัน เรียงตัวกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมมุมฉาก พิกัดภูมิศาสตร์จะถูกกาหนดไว้ที่พิกเซลแรกและขนาดของพิกเซลจะเป็นตัวกาหนดพิกัดของพิกเซลอื่น ๆ เอง หากข้อมูลราสเตอร์ไม่ได้ระบุพิกัดพิกเซลแรกมา พิกัดจะเริ่มที่จุด (0,0) เรียกว่า unregistered raster หากจะนาข้อมูลราสเตอร์แบบนี้มาใช้กับโปรแกรม GIS จะต้อง register ภาพเสียก่อนซึ่งจะกล่าวถึงในบทต่อ ๆ ไป

รูปตัวอย่างข้อมูลราสเตอร์ แสดงให้เห็นว่าเก็บข้อมูลเป็นพิกเซล

โดยทั่วไปราสเตอร์มักเป็นข้อมูลภาพถ่ายทางอากาศ ภาพถ่ายดาวเทียม หรือแผนที่ที่ถูกสแกนจากกระดาษ แต่ข้อมูลราสเตอร์ก็ยังสามารถเก็บข้อมูลอื่น ๆ เช่นระดับความสูงได้เช่นกัน

QGIS รองรับฟอร์แม็ตของรูปภาพที่เป็นที่นิยมส่วนใหญ่ได้ทั้งหมดเช่น JPG, PNG, GIF, BMP และ TIFF อีกทั้งข้อมูลราสเตอร์ที่มีการระบุพิกัด (georeferencing) ที่โปรแกรมดัง ๆ รองรับได้เช่น Geo-TIFF, ECW, SID, DEM และ IMG เป็นต้น

คู่มือการใช้งาน QGIS Desktop (เบื้องต้น) Page 14

3. ดีลิมิตเตดเท็กซ์ (delimited text) คือข้อมูลประเภทข้อความ (text) ที่ถูกคั่น (delimited) ด้วยเครื่องหมายหรือสัญลักษณ์บางตัวเช่น ลูกน้า (“,”) ทับ (“/”) หรือช่องว่าง (“ ”) เพื่อบ่งบอกว่าข้อความที่ถูกคั่นนั้นเปรียบเสมือนอยู่คนละช่องตารางกัน ข้อมูลประเภทนี้มักมาจากการบันทึกของเครื่องรับสัญญาณ GPS หรือการนาเข้าจากโปรแกรมอื่น ๆ ที่ไม่ใช่โปรแกรม GIS เช่น Excel เป็นต้น ทั้งนี้เพื่อใช้ข้อมูลนี้เป็นข้อมูลตาราง (attribute) ซึ่งจะกล่าวถึงในบทต่อ ๆ ไป

ตัวอย่างดีลิมิตเตดเท็กซ์

องค์ประกอบของ QGIS

QGIS ประกอบไปด้วย 4 ความสามารถสาคัญ ได้แก่

1. QGIS Desktop ใช้สร้าง แก้ไข แสดงผล วิเคราะห์ และนาเสนอข้อมูลด้านภูมิศาสตร์

QGIS Desktop

2. QGIS Browser ใช้เปิดดูหรือพรีวิวข้อมูลภูมิศาสตร์และเมตาดาต้าที่จัดเก็บไว้ อีกทั้งใช้จัดการโอนย้ายข้อมูลเหล่านั้นได้อีกด้วย

QGIS

QGIS Browser

3. QGIS Server ใช้จัดการ WMS (web map service) และ WFS (web feature service) ควบคุมชั้นข้อมูล ข้อมูลตาราง เลย์เอาท์และระบบพิกัดที่จะแสดงออกไป

QGIS Server

4. QGIS Web Client ใช้แสดงผลระบบแผนที่บนเว็บ

QGIS Web Client

ซึ่งในคู่มือนี้จะกล่าวถึงการใช้งาน QGIS Desktop เบื้องต้นเท่านั้น

การติดตั้งโปรแกรม QGIS

1. ดาวน์โหลด โปรแกรม QGIS ได้จาก http://www.qgis.org/en/site/forusers/download.html

2. เมื่อดาวน์โหลดโปรแกรม QGIS เสร็จแล้ว ให้ดับเบิ้ลคลิกที่ไฟล์ QGIS-OSGeo4W-2.4.0-1-Setup-x86_64.exe จะปรากฏหน้าจอติดตั้ง ให้คลิกที่ปุ่ม Next >

3. เมื่อคลิกที่ ปุ่ม Next จะปรากฏส่วนของ การยอมรับลิขสิทธิ์ของโปรแกรม QGIS ให้คลิกที่ ปุ่ม I Agree

4. เมื่อคลิกที่ ปุ่ม I Agree จะปรากฏหน้าจอให้เลือกไดร์ที่จะลงโปรแกรมนั้นไว้ ซึ่งจะ default อยู่ที่ Drive C: ในโฟเดอร์ Program Files.. แต่ถ้าต้องการเก็บโปรแกรมไว้ที่อื่น ให้คลิกปุ่ม Browse… แล้วเลือกโฟเดอร์ที่ต้องการ หากไม่ต้องการเก็บไว้ที่อื่น ให้คลิกปุ่ม Next >

5. จากนั้นจะปรากฏหน้าจอ install ให้คลิกที่ปุ่ม Install เพื่อลงโปรแกรม

6. เมื่อคลิกที่ปุ่ม Install จะปรากฏหน้าจอ เสร็จสิ้นการติดตั้งระบบ ให้คลิกที่ปุ่ม Finish วินโดวส์จะรีบูตหนึ่งครั้ง

7. การทดลองเปิดโปรแกรม QGIS โดยเข้าไปที่ start > All Programs > QGIS Chugiak > QGIS Desktop 2.4.0 หรือ คลิกที่ Icon ของ Desktop

จะเปิดโปรแกรมขึ้นมาตามรูปด้านล่างนี้ ซึ่งจะกล่าวถึงรายละเอียดต่อไป

GIS ในการดำเนินชีวิต

             

GIS หรือ ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ 
คือ ระบบการทำงานที่ผสมผสานกันระหว่างฮาร์ตแวร์ ซอฟแวร์ และข้อมูลต่างๆ เช่น ข้อมูลที่ได้จากการถ่ายภาพ หรือภาพถ่ายดาวเทียม รวมถึงการรวบรวม การบริหารจัดการ การวิเคราะห์ และการแสดงรูปแบบข้อมูลทางแผนที่ต่างๆ เข้าด้วยกัน ซึ่งจะช่วยให้มองเห็น และเข้าใจภาพรวมทั้งหมดที่แสดงออกมาผ่านแผนภูมิ แผนที่ และรายงานต่างๆ ได้อย่างทั่วถึง ไม่เพียงเท่านี้ ระบบ GIS ยังสามารถตอบคำถามที่ต้องการได้อีกด้วย ทั้งนี้ระบบ GIS สามารถนำมาผสมผสานและประยุกต์ใช้ได้กับทุกหน่วยงาน ซึ่งนับว่ามีอรรถประโยชน์มากหากนำใช้ให้ถูกวิธีนั่นเอง

             การเกิดขึ้นครั้งแรกของ GIS ได้ถือกำเนิดขึ้นในปี ค.ศ. 1960 ณ แถบอเมริกาเหนือ โดยหน่วยงาน Canada Geographic Information System ในประเทศแคนนาดา ซึ่งเหตุผลในการจัดตั้ง GIS ขึ้นนั้น เนื่องจากแคนาดาต้องการรายได้หลักทางเศรษฐกิจ ซึ่งต้องอาศัยทรัพยากรทางธรรมชาติเป็นจำนวนมาก ภาระหน้าที่หลักของหน่วยงานดังกล่าว คือ การสำรวจเพื่อการวางแผนดำเนินการ เกี่ยวกับทรัพยากรป่าไม้ แร่ธรรมชาติ แหล่งที่อยู่อาศัย แหล่งน้ำ โดยการทำงานในระยะเริ่มต้นยังมีข้อจำกัดทางด้านเทคนิคหลายประการ เช่น

             -ข้อมูลที่มีปริมาณมากเกินไป
             -คอมพิวเตอร์ที่มีกำลังและประสิทธิภาพไม่เพียงพอ
             -เครื่องพิมพ์สามารถพิมพ์ได้แค่อักษร และเส้นตรงเท่านั้น
             -ป้อนข้อมูลทางด้าน Graphic ไม่ได้
             -ระบบไม่สามารถทำการวิเคราะห์ข้อมูลได้

             จนกระทั่งในช่วงปี ค.ศ. 1980-1990 GIS มีการพัฒนามากขึ้น เนื่องจากเริ่มมีการเล็งเห็นถึงความสำคัญของ GIS กันมากขึ้น รวมทั้งมีปัจจัยความก้าวหน้าทางพัฒนาการคอมพิวเตอร์ และระบบการเชื่อมโยงเครือข่ายข้อมูล (Networking) การพัฒนาทางเทคโนโลยีทางคอมพิวเตอร์นี้เอง จึงทำให้การจัดเก็บข้อมูลในระบบสามารถจุได้มากขึ้น สามารถมองภาพรวมและองค์ประกอบต่างๆ ของพื้นที่ในภาพรวมได้ง่ายขึ้น

             นอกจาก GIS จะสามารถผลิตแผนที่ได้อย่างสวยงามและมีการแสดงผลผ่านจอแสดงผลแล้ว GIS ยังสามารถสอบถามข้อมูลและวิเคราะห์ข้อมูลผ่านแผนที่บนระบบคอมพิวเตอร์ รวมทั้งสามารถเรียกค้นข้อมูลมาดูได้หลายข้อมูลพร้อมกันจากการแสดงผลเป็นชั้น ข้อมูล (Layer) ทำให้ง่ายต่อการวิเคราะห์ และประมวลผลที่มีการพัฒนาเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน

             GIS มาจากคำว่า GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM หรือแปลเป็นภาษาไทยว่า “ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์” ซึ่งหมายถึง กระบวนการทำงานเกี่ยวกับการจัดเก็บข้อมูลในเชิงพื้นที่ (spatial data) ด้วยระบบคอมพิวเตอร์ โดยการกำหนดข้อมูลเชิงบรรยาย (attribute data) เพื่อนำมาประมวลผล หรือวิเคราะห์ทำแบบจำลองต่างๆ และแสดงผลในรูปของข้อมูลเชิงพื้นที่ เพื่อนำมาใช้สนับสนุนในการตัดสินใจแก้ปัญหา การวางแผนที่ซับซ้อน เช่น ที่อยู่ บ้านเลขที่ ที่มีความสัมพันธ์กับตำแหน่งในเชิงพื้นที่ เช่น ตำแหน่ง เส้นรุ้ง เส้นแวง ในรูปของตารางข้อมูล และฐานข้อมูล หรือจะเรียกให้เข้าใจง่ายๆ ว่า smart map นั่นเอง

             ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ เป็นโปรแกรมที่สามารถนำไปใช้ในการสร้างและวิเคราะห์ข้อมูลรูปทรงสัณฐานของ วัตถุทุกอย่างบนพื้นผิวโลก (Spatial) เกี่ยวกับระบบแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศและแผนผังต่างๆ ของลักษณะภูมิประเทศทั้งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น สิ่งเหล่านี้สามารถแปลและถอดออกมาเป็นรหัสอิเล็กโทรนิกส์ ซึ่งสามารถเรียกออกมาใช้งาน เพื่อแก้ไขและวิเคราะห์ข้อมูลได้ แต่จากการสำรวจอัตราส่วนในการนำไปใช้ประโยชน์ถือว่า ประสบผลสำเร็จค่อนข้างสูงมากในปัจจุบัน เพราะมีพัฒนาการที่เจริญก้าวหน้าทางเทคโนโลยี อีกทั้งยังมีการนำมาประยุกต์ใช้ให้เข้ากับความต้องการและการทำงานของแต่ละ หน่วยงาน

             ในกระบวนการการทำงานของ GIS จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ซอฟต์แวร์ (Software) ข้อมูลทางภูมิศาสตร์ (Geographic Data) และการออกแบบ (Personnel Design) ในการเสริมสร้างประสิทธิภาพของการจัดเก็บข้อมูล การปรับปรุงข้อมูล การคำนวณ และการวิเคราะห์ข้อมูล ให้แสดงผลในรูปของข้อมูลที่สามารถอ้างอิงได้ในทางภูมิศาสตร์ กล่าวง่ายๆ คือ การใช้สมรรถนะของคอมพิวเตอร์ในการจัดเก็บและการใช้ข้อมูลเพื่ออธิบายสภาพ ต่างๆ บนพื้นผิวโลก โดยอาศัยลักษณะทางภูมิศาสตร์ เป็นตัวเชื่อมโยงความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลต่างๆนั้นเอง

             เนื่องจาก GIS ใช้กล้องดาวเทียมในการทำงาน จึงมีส่วนช่วยให้การทำงานของ smart map มีประสิทธิภาพในการทำงานสูง สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับทุกหน่วยงาน เช่น ช่วยให้ตรวจสอบถึงลักษณะของพื้นที่นั้นๆ ได้อย่างละเอียด ในมุมมองที่กว้างขึ้นอีกด้วย หรือการแสดงภาพเหตุการณ์นั้นๆ ในปัจจุบัน ดังนั้นจะเห็นได้ว่า GIS นั้นมีประสิทธิภาพในการทำงานมาก สามารถนำมาประยุกต์ใช้และเป็นประโยชน์ต่อหลายหน่วยงานอีกด้วย เช่น การตรวจสอบพื้นที่ที่ยากต่อการเข้าถึง นอกจากจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการเดินทาง หรือแรงงานในการทำงานแล้ว smart map ยังช่วยเพิ่มความถูกต้องแม่นยำ ไม่เพียงเท่านี้ ระบบ GIS ยังมีประโยชน์ต่อการวางผังเมือง ช่วยในการวางแผนล่วงหน้า ทั้งระบบไฟฟ้า ประปา ท่อน้ำทิ้ง บ่อบำบัดน้ำเสีย ฯลฯ และมีการแสดงผลที่ง่ายต่อการทำความเข้าใจอีกด้วย