භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධතිය
Geographical Information System - GIS
S.B.N.J. Semasinghe
University of Peradeniya
2022 Mar 25
භූගෝල විද්‍යාව යනු භෞතික, මානුෂ සහ ප්‍රායෝගික යන ප්‍රධාන කොටස් තුන ඔස්සේ සෑම ක්ෂේත්‍රයක් තුළම පුළුල්ව විහිදී යන, එදත් අදත් හෙටත් එකසේ භාවිතා කරන අතවශ්‍යම විෂයක් කීවොත් මා නිවැරදි යැයි සිතනවා.මොකද භූගෝල විද්‍යාව යන වචනය තුළ අතිශය පුළුල්ව සහ ගැඹුරුව විහිදී යන ක්‍රියාවලි බොහොමයක් ඇති නිසාවෙනි. භූගෝල විද්‍යාව විෂයක් ලෙස ගත්කළ මෙහි එන ප්‍රධාන කොටසක් වන ප්‍රායෝගික භූගෝල විද්‍යාව ඉතාමත් වැදගත් කොටසකි. ස්වභාවික ලෝකයේ සිදුවන ස්වභාවික වෙනස්වීම් පිළිබඳ තොරතුරු සහ මානුෂ ලෝකයේ සිදුවන මානුෂ ක්‍රියාකාරකම් පිළිබඳ තොරතුරු රැස්කිරීම සභ ඒවා විදිමත් ලෙස ඉදිරිපත් කිරීම සිදුකරනුයේ ප්‍රායෝගික භූගෝල විද්‍යාව තුළිනි. එමනිසා අනෙකුත් ක්ෂේත්‍රවලට වඩා මෙම ප්‍රායෝගික භූගෝල විද්‍යාව තුල භෞතික, මානුෂ ඇතුලත්ව සියලු තොරතුරු ඉදිරිපත් කරන විශේෂිත ක්‍රමශිල්ප තිබේ ඒවානම්,
- සිතියම
- ප්‍රස්තාර
- ඡායාරූප හා ප්‍රතිබිම්භ
- සංඛාන විද්‍යාත්මක ක්‍රම
- පරිගණක ක්‍රමශිල්ප
ඉහතින් දක්වා ඇති පරිගණක ක්‍රමශිල්ප තුල එන එක් විශේෂිත මාතෘකාවක් යටතේ මෙම ලිපිය ගොනුකිරීමට මා අදහස් කළා.
නවීන තොරතුරු තාක්ෂණයේ සහ තාක්ෂණික මෙවලම්වල දියුණුවත් සමඟ සෑම ක්ෂේත්‍රයකටම තාක්ෂණය උපයෝගී කරගත් අතර අදවන විට මෙම නවීන තාක්ෂණය සියලුම ක්ෂේත්‍රයන්ට නැතිවම බැරි අංගයක් බවට පත් වී හමාරය. මෙම තාක්ෂණය මුසුවූ ක්ෂේත්‍ර අතරින් භූගෝල විද්‍යා ක්ෂේත්‍රය ප්‍රධාන වේ. පරිගණක ක්‍රමශිල්ප තුළින්, නවීන තාක්ෂණික ක්‍රියා සහ මෙවලම් භූගෝල විද්‍යාවට වඩාත් සමීප වේ. දත්ත හා තොරතුරු ගබඩා කිරීම යාවත්කාලීන කිරීම විශ්ලේෂණ සකස් කිරීම වැනි සංකීර්ණ ක්‍රියාවලි සඳහා පරිගණක ක්‍රමශිල්ප යොදාගනී. මෙම පරිගණක ක්‍රමශිල්ප නවීන සිතියම් ඇඳීම සඳහා භාවිතා කරයි. සිතියමකින් සිදුකරනුයේ දීර්ඝ විස්තරයකින් දැක්වෙන තොරතුරු සංක්ෂිප්තව දැක්වීමක් වන අතර බැහැර සිට බලන විට පෙනෙන පෘථිවියේ සම්මත චිත්‍රයක් සිතියමක් ලෙස සරලව හැඳින්විය හැකිය. ඒ අනුව මෙම නවීන සිතියම් ඇඳීම සඳහා භාවිතා කරන විශේෂිත ක්‍රමශිල්ප තිබෙන අතර ඒවා නවීන සිතියම් විද්‍යාත්මක ක්‍රමශිල්ප නම් වේ. ප්‍රධාන වශයෙන් නවීන සිතියම් විද්‍යාත්මක ක්‍රමශිල්ප 3 කි. ඒවානම්,
- GIS(Geographical Information System)- භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධති
- GPS(Global Positioning System)-ගෝලීය ස්ථානගත කිරීමේ පද්ධති
- RS(Remote Sensing)-දුරස්ථ සංවේදනය
මේවා අතුරින් GIS යන ප්‍රධාන මාතෘකාව යටතේ මෙම ලිපිය මෙතැන් සිට දිගහැරේ. මෙහිදී GIS කියන්නේ මොකද්ද සහ එහි අන්තර්ගතය මොනවගේදැයි විස්තර කරනු ලැබේ.
ඇත්තටම මේ GIS කියන්නේ මොකද්ද?
ඉහතින් දැක්වූ පරිදි GIS යන කෙටි යෙදුමෙහි දීර්ඝ යෙදුම Geographical Information System හෙවත්‌ භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධති වේ. තවත් මේ හා සමානම GISc නමින් කෙටි යෙදුමක් ද වේ. එය Geographical Information Science හෙවත්‌ භූගෝලීය තොරතුරු විද්‍යාව නම් වේ. භූගෝල විද්‍යාවේ මුල්බැසගත් සහ එක හා සමාන කෙටි යෙදුම් දෙකක් වුවත් සැබවින්ම GIS හා GISc හි භූමිකාවන් වෙනස් වේ. නමුත් දෙකම මෙම එකිනෙකට බැඳී පවතී. පළමුවෙන්ම Geographical Information System පිළිබඳව අවධානය යොමු කරමු.
GIS යනු පරිගණක දෘඪාංග හා මෘදුකාංග භාවිතා කරමින් භූ අවකාශීය දත්ත ඇතුලත් කිරීම, ගබඩා කිරීම, අවශ්‍ය පරිදි සකස් කිරීම, කළමනාකරණය සහ නිරූපණය කරන ක්‍රමවේදයයි. GIS සඳහා 1960 ගණන් දක්වා දිවෙන ඉතිහාසයක් ඇති අතර පසුව ක්‍රමයෙන් වර්ධනය වී අදවන විට මෙම භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධති පුළුල් ලෙස සෑම ක්ෂේත්‍රයක් පාහේම ව්‍යාප්ත වී පවතී. මෙම පද්ධතිය මඟින් පරිශීලකයන්ට “ඇයි” සහ “මොකද” යන අවස්ථා සිදුකිරීමට ඉඩ ලබාදෙන අතර දෘශ්‍ය විශ්ලේෂණයක් කර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සිතියමක් නිර්මාණය කරයි. භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධති බහුවිධ තාක්ෂණයන්, ක්‍රියාවලි සහ ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතා කරයි.
GIS “ප්‍රධාන දර්ශක විචල්‍යය” ලෙස, ස්ථාන භාවිතා කිරීම හරහා කලින් සම්බන්ධ නොවූ තොරතුරු සම්බන්ධ කිරීමේ හැකියාව සපයයි. පෘථිවි අභ්‍යාවකාශ කාලය තුල දක්නට ලැබෙන ස්ථාන සහ ප්‍රමාණයන් x , y සහ z ඛණ්ඩාංක සමඟින් සිදුවූ දිනය සහ වේලාව හරහා වාර්තා කළ හැකිය.( x -අක්ෂාංශ, y -දේශාංශ, z -උන්නතාංශ) සියලුම පෘථිවි පාදක, අවකාශීය-තාවකාලික, පිහිටීම සහ ප්‍රමාණයේ යොමු කිරීම් එකකට එකක් හා අවසානයේ සැබෑ භෞතික පිහිටීමකට හෝ ප්‍රමාණයකට සාපේක්ෂ විය යුතූය. GIS හි මෙම ප්‍රධාන ලක්ෂණය, විද්‍යාත්මක විමර්ශන සහ අධ්‍යනයන්හි නව මංපෙත් විවර කිරීමට පටන් ගෙන ඇත.
මූලික GIS සංකල්පය
GIS යනු එකිනෙක හා සම්බන්ධව ක්‍රියාකරන පද්ධතියක් වීම නිසා මෙම පද්ධතිය සතු මූලික සංරචක 5 කි. ඒවානම්,
- පරිගණක දෘඪාංග(Hardware)
- පරිගණක මෘදුකාංග(Software)
- දත්ත(Data)
- භාවිතා කරන පුද්ගලයන්(Users)
- ක්‍රමවේද(Methods)
මේ කොටස් මොනවදැයි අපි දැන් සොයා බලමු.
- පරිගණක දෘඪාංග (Hardware)
මෙහි දෘඪාංග යනුවෙන් අදහස් කරනුයේ භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධති ක්‍රියාත්මක වන පරිගණකයයි. ඊට අමතරව ආදාන සහ ප්‍රතිදාන උපාංගද අදාළ වේ.
පරිගණකය(Computer)
භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධතියක් නිර්මාණය කිරීමට සුදුසු පරිගණකයක් තිබීම අතවශ්‍ය වේ. එනම්,
- දත්ත සැකසීමේ වේගය වැඩි මධ්‍ය සැකසුම් ඒකකයක්(CPU)
- ධාරිතාව වැඩි සසම්භාවී මතකයක්(RAM)
- වැඩි දත්ත ප්‍රමාණයක් ගබඩා කළ හැකි දෘඪ තැටියක්(Hard Disk)
තිබිය යුතුමය. මෙම පද්ධතිය මධ්‍යගත පරිගණක සේවාදායකයේ සිට ස්වාධීන හෝ ජාලගත වින්‍යාසයන්හි භාවිතාවන Desktop පරිගණක දක්වා පුළුල් පරාසයක දෘඪාංග වර්ග මත ධාවනය වේ.
ආදාන උපාංග(Input Devices)
රැස්කරගන්නා භූගෝලීය දත්ත අංකිත දත්ත බවට පරිවර්තනය කොට පරිගණකයට ඇතුළත් කිරීමට ආදාන උපාංග අවශ්‍ය වේ.
උදාහරණ-
- අංකන ඵලක(Digitizing Board)
- සුපිරික්සන(Scanners)
- තිර සංඛ්‍යාංක(On screen Digitizer)
ප්‍රතිදාන උපාංග(Output Devices)
භූගෝලීය දත්ත අවශ්‍ය පරිදි නිර්මාණය කර පරිශීලකයන්ට ඒවා ලබා ගැනීමට ප්‍රතිදාන උපාංග භාවිතා කරයි.
උදාහරණ-
- සංදර්ශකය(Moniter)
- මුද්‍රණ යන්ත්‍රය(Printer)
- පරිගණක මෘදුකාංග (Software)
භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධති ක්‍රියාත්මක කිරීම සඳහා භාවිතා කරන පරිගණකවලට සුවිශේෂී වූ මෘදුකාංග ඇතුලත් කළ යුතුව ඇත.මෙම මෘදුකාංග භූගෝලීය දත්ත නිර්මාණය කිරීම, ගබඩා කිරීම, කළමනාකරණය කිරීම, විශ්ලේෂණය කිරීම සහ ප්‍රදර්ශනය කිරීම යන කාර්යයන් සඳහා සඳහා උපයෝගී කරගනී. ඒ වගේම ස්ථානයට වැදගත් වන සංසිද්ධි නියෝජනය කිරීමට හැකියාව ලබා දෙන භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධතියක් භාවිතායට සහාය වන පරිගණක වැඩසටහනක් “GIS මෘදුකාංග වැඩසටහනක්” ලෙස අර්ථ දැක්වියද හැකිය. මෙම GIS මෘදුකාංග වාණිජ සහ විවෘත මූලාශ්‍ර යන දෙවිදියටම තිබේ. වාණිජ මෘදුකාංග මුදල් දී ලබාගත යුතු අතර විවෘත මූලාශ්‍ර මෘදුකාංග නොමිලේ ලබාගත හැකිය.
විවෘත මූලාශ්‍ර GIS මෘදුකාංග(Open source GIS software)
- QGIS(Quantum GIS)
QGIS යනු වඩාත්ම නව නිපැයුම් නිකුතුවයි. මෙම මෘදුකාංග සිතියම් විද්‍යාව තුළ ප්‍රමුඛයෙකු ලෙස කැපී පෙනේ. මක්නිසාදයත් මෙයින් අන් සියලුම මෘදුකාංගවලට වඩා ප්‍රායෝගිකත්වය සහ උපයෝගිතාව ලබා දෙන නිසාවෙනි.
- gvSIG
QGIS ට පසුව ඇති හොඳම විකල්පයක් ලෙස
gvSIG දැක්විය හැකිය.
- GRASS GIS (Geographical Resource Analysis Support System)
මෙම මෘදුකාංගය ඉඩම් කළමනාකරණය සහ පාරිසරික සැලසුම් සඳහා මෙවලමක්‌ ලෙස එක්සත් හමුදා ඉංජිනේරු බලකාය විසින් සංවර්ධනය කරන ලදී. මෙය දැනට පවතින පොදු වසම් GIS මෘදුකාංගයකි. අවුරුදු 30 කට වඩා පැරණිය.
- ILWIS(Integrated Land and Information System )
වරක් වාණිජ GIS මෘදුකාංගයක් වුවත් දැන් විවෘත මූලාශ්‍ර මෘදුකාංගක් බවට පත්කර ඇත. ඒකාබද්ධ ඉඩම් හා ජල තොරතුරු පද්ධතිය(ILWIS) වාණිජමය භාවිතය සඳහා නෙදර්ලන්තයේ සංවර්ධනය කරන ලදී.
- SAGA GIS(System for Automated Geoscientific Analyses)
මෙම මෘදුකාංගය මූලික වශයෙන් ආරම්භ වූයේ කඳු වැසීම, ජල පෝෂක නිස්සාරණය වැනි භූමි විශ්ලේෂණ සඳහාය. දැන් මෙය ලෝකයේ ප්‍රාථමික විවෘත මූලාශ්‍ර GIS මෘදුකාංග පැකේජය බවට පරිවර්තනය වී ඇත.
මීට අමතරව GeoDa , Whitebox GAT , MapWindow , uDig , orbisGIS වැනි බොහෝ විවෘත මූලාශ්‍ර GIS මෘදුකාංග තිබේ.
වාණිජ GIS මෘදුකාංග(Commercial GIS Software)
- ArcGIS
වර්තමාන වෙළඳපොළ් ඇති වඩාත්ම නව නිපැයුම් GIS මෘදුකාංගයයි. මෙම මෘදුකාංගය මඟින් සංඛාලේඛන ඉගැන්වීම මඟින් පරිශීලකයන්ට වඩාත් දැනුවත් තීරණ ලබා දීමෙන් භූ සංඛ්‍යාලේඛන සරල කරයි.
- Geomedia ( Hexagon Geospatial)
Geomedia වසර ගණනාවක් තිස්සේ ArcGIS මෘදුකාංගයේ ප්‍රතිවාදියා විය. මෙම Geomedia මෘදුකාංගය හට වසර 40 ක ඉතිහාසයක් තිබේ. මෙය උසස් දත්ත කළමනාකරණය , දෘශ්‍යකරණය , විශ්ලේෂණ සහ සිතියමකරණ මෙවලම් සපයන ආකාර නිසා පුළුල් වාණිජ GIS මෘදුකාංග පැකේජයක් වේ.
- MapInfo
මෙය ඉතාමත් හොඳ GIS මෘදුකාංගයක් වේ. නව්‍යකරණය සඳහා නව ක්‍රම සෑමවිටම සිතියමගත කරන සම්පුර්ණ GIS මෘදුකාංග පැකේජයකි.
- Global Mapper
මෙය මුලින්ම සංවර්ධනය කරන ලද්දේ USGS (United States Geological Survey)විසිනි. පසුව මෙය GIS කර්මාන්තයේ දැවැන්තයින් සමඟ තරඟ කරන GIS වාණිජ මෘදුකාංගයක් බවට සංවර්ධනය වී ඇත.
- Smallworld
මෙම වාණිජ මෘදුකාංගය එහි කේන්ද්‍රස්ථානය වන Smallworld core සමඟින් ඕනෑම ආකාරයක ජාල යටිතල පහසුකම් වඩාත් හොඳින් කළමනාකරණය කිරීමට සැලසුම් කිරීමට ඉඩ සලසයි.
මීට අමතරව Mainfold, Bentley Map, Maptitude, SuperGIS, IDRISI බොහෝ වාණිජ GIS මෘදුකාංග ද තිබේ.
- දත්ත(Data)
භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධතියක් තුළ ප්‍රධාන දත්ත වර්ග 2 ක් වේ.
- අවකාශීය දත්ත (Spatial Data)
- අවකාශීය නොවන දත්ත(Non- Spatial Data)
අවකාශීය දත්ත (Spatial Data)
භූගෝලීය ඛණ්ඩාංක(අක්ෂාංශ හා දේශාංශ) ඇසුරෙන් පිහිටීම දක්වන ලක්ෂ්‍ය(Points), රේඛා(Lines) හා බහු අස්‍රවලින්(Polygons) නිරූපණය කළ හැකි දත්ත අවකාශීය දත්තවලට අයත් වේ.
මහාමාර්ග, ගංගා හා නගර, වගාබිම් උදාහරණ වේ.
අවකාශීය නොවන දත්ත (Non- Spatial Data)
ඉහත කී අවකාශීය දත්තවල ඇතුලත් උපලක්ෂණ පෙන්නුම් කරන දත්ත අවකාශීය නොවන දත්තවලට අයත් වේ.
උදාහරණ ලෙස,
- නගර ප්‍රදේශයක් අවකාශීය දත්තයක් වන අතර එහි සිටින ජනසංඛ්‍යාවේ ප්‍රමාණය අවකාශීය නොවන දත්තය වේ.
- මාර්ගය අවකාශීය දත්තයක වන අතර මාර්ගයේ දිග අවකාශීය නොවන දත්තය වේ.
ඉහත දත්ත ගබඩා කිරීමේ ප්‍රධාන ආකෘති 2 ක් ද තිබේ.
- දෛශික දත්ත ආකෘතිය(Vector Data Format)
- සිවුරැස් දත්ත ආකෘතිය(Raster Data Format )
- දෛශික දත්ත ආකෘතිය(Vector Data Format)
මෙම ආකෘතිය තුල සියලුම භූගෝලීය ලක්ෂණ ලක්ෂ්‍ය(Points), රේඛා(Lines) හා බහු අස්‍රවලින්(Polygons) යන මූලික සංකේතවලින් නිරූපණය කරයි. එනම් මෙම ආකෘතිය අවකාශීය දත්ත නිරූපණය සඳහා යොදාගනී. සියලුම ලක්ෂණ මෙම දත්ත ආකෘතිය තුල x හා y ඛණ්ඩාංක යුගල මඟින් දක්වයි. මෙම ආකෘතිය හරියටම නිර්වචනය කරන ලද භූගෝලීය ලක්ෂණ නියෝජනය කරයි.
ඉහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි x හා y මඟින් මායිම් නිර්ණය කර සැබෑ භූගෝලීය ලක්ෂණ සංකේතාත්මක ගබඩා කරනු ලබයි.
- ලක්ෂ්‍ය(Points) – යම් භූමියක පිහිටා ඇති ගොඩනැගිල්ලක් , ළිඳක් , ගසක් වැනි දෙයක්
- රේඛා(Lines) – මාර්ග , ගංගා , වාරිමාර්ග
- බහු අස්‍ර(Polygons) – ජලාශයක්, වගාබිමක් , නගරයක් වැනි ක්ෂේත්‍රඵලයක්
- සිවුරැස් දත්ත ආකෘතිය(Raster Data Format )
මෙම ආකෘතිය තුල ලක්ෂණ දැක්වීමේදී එම ලක්ෂණ ඇතුලත් මුළු ප්‍රදේශයම තීරු(Colums) හා පේළි(Rows) රටාවකට පරිවර්තනය කොට සෑම කොටසක්ම (Pixel) නිරීක්ෂණ ඒකක වශයෙන් සලකා ඒවාට යම් සංඛ්‍යාත්මක වටිනාකමක් ලබාදීම සිදුකරයි. එනම් සැබවින්ම මෙහිදී පෘථිවිය සමාන ප්‍රමාණයේ සෛල ජාලයක් ලෙස නිරූපණය කරන අතර එහි එක් සෛලයක් පෘථිවියේ වර්ග මීටරයක් හෝ වර්ග සැතපුමක් වැනි කොටසක් නියෝජනය කරයි. ඒවගේම සෑම සෛලයකටම සංඛ්‍යාත්මක අගයක් ලබා දීම තුළින් භූගෝලීය ලක්ෂණවලට අදාළ ඕනෑම මිනුමක්( උන්නතාංශ, වර්ග ප්‍රමාණ වැනි ) ලබාගත හැකිය. එනම් මෙම ආකෘතිය අවකාශීය නොවන දත්ත නිරූපණය සඳහා යොදාගනී.
දෛශික දත්ත ආකෘතිය සහ සිවුරැස් දත්ත ආකෘතිය අතර වෙනස
ඉහත දැක්වෙන පරිදි මෙම ආකෘති දෙක සැබෑ ලෝකය ලක්ෂණයන් නිශ්චිතවම සහ වටිනාකම් අනුව ගබඩා කර නිරූපණය කරන බව පැහැදිලි වේ.
- භාවිතා කරන පුද්ගලයන්(Users)
බොහෝ විශේෂඥයන් නොවන අයද GIS භාවිතා කිරීමට කැමති වුවත්, භූගෝලීය තොරතුරු පද්ධතිය සංකීර්ණ ක්‍රියාවලි සහිත පද්ධතියක් නිසාවෙන් මෙම පද්ධතිය භාවිතා කිරීමට සහ පද්ධතියේ කාර්යක්ෂමතාවය උදෙසා මනාව පුහුණුව ලැබූ, මෙම විෂය ක්ෂේත්‍රය පිළිබඳ හොඳ දැනුමක් සහ කුසලතා ඇති පුද්ගලයන් පද්ධතිය භාවිතා කිරීමට අවශ්‍ය වේ. එමනිසා නගර සැලසුම්කරුවන් , භූ දර්ශන නිර්මාණය ශිල්පීන් , ස්වභාවික සම්පත් කළමනාකරුවන් , තාක්ෂණික විශේෂඥයන් , දත්ත විශ්ලේෂණයන් , පද්ධති ඉංජිනේරුවන් සහ කළමනාකරණ සේවක මණ්ඩල වැනි මේ පද්ධති පිළිබඳ දැනුම අය විසින් මෙම පද්ධතිය පුළුල් ලෙස භාවිතා කරනු ලබයි.
ක්‍රමවේද(Methods)
GIS ක්‍රියාත්මක කිරීමේ දී යොදාගත හැකි විවිධ ක්‍රමවේද ඇත. එමනිසා තම අරමුණට ගැළපෙන පරිදි වඩාත් සුදුසු ක්‍රමවේදයක් භාවිතා කිරීම වැදගත් වේ.
ඉහත පැහැදිලි කළ කරුණුවලට අනුව GIS කියන්නේ මොකද්ද කියලා යම්කිසි අවබෝධයක් එන්න ඇතැයි කියා සිතනවා. ඉතින් GIS හි ඉතිහාසය , GIS භාවිතාවන ක්ෂේත්‍ර , GIS හි ප්‍රයෝජන ඇතුලු GIS පිළිබඳ තවත් ඇති බොහෝ තොරතුරු ඉදිරි ලිපි තුළින් ඔබට දැනගත හැකිය.
