ราชบัณฑิตยสถาน (2549,258) ให้ความหมายของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (Geographic Information System) ว่า “ระบบข้อมูลข่าวสารที่เชื่อมโยงกับค่าพิกัดภูมิศาสตร์....."
แล้วเข้าใจข้อมูลที่เชื่อมโยงกับค่าพิกัดภูมิศาสตร์ว่าอย่างไร
ราชบัณฑิตยสถาน (2549,258) ให้ความหมายของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (Geographic Information System) ว่า “ระบบข้อมูลข่าวสารที่เชื่อมโยงกับค่าพิกัดภูมิศาสตร์และรายละเอียดของวัตถุบนพื้นโลก โดยใช้คอมพิวเตอร์ที่ประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อการนำเข้า จัดเก็บ ปรับแก้ วิเคราะห์ข้อมูล และแสดงผลลัพธ์ ในรูปแบบต่าง ๆ เช่น แผนที่ ภาพ 3 มิติ สถิติตารางข้อมูล เพื่อช่วยในการวางแผนและตัดสินใจของผู้ใช้ให้มีความถูกต้องแม่นยำ”
แล้ว “ข้อมูลข่าวสารที่เชื่อมโยงกับค่าพิกัดภูมิศาสตร์” มีลักษณะอย่างไร ถ้าในระบบ GIS ก็คือ ประเภทของคุณลักษณะเชิงพื้นที่ (Feature Type) ของข้อมูล แต่ถ้าในภาษาแผนที่โบราณ ก็คือชนิดของสัญลักษณ์ (Symbol type) ที่แสดงข้อมูลเชิงพื้นที่ ซึ่งประกอบด้วย 4 มิติ คือ มิติของตำแหน่ง มิติของความยาว มิติของพื้นที่ และมิติของความสูงต่ำ
หากนึกถึงค่าพิกัดบนกระดาษกราฟที่เคยเรียนชั้นประถมจะพบว่าพิกัดตำแหน่ง (Coordinate) ประกอบด้วยค่า x และ y การอ่านตำแหน่งข้อมูลจะอ่านตามค่าพิกัด x, y นั่นเอง
เมื่อรู้ค่าพิกัดตำแหน่งก็ไม่มีความยุ่งยากที่จะหาระยะทางหรือพื้นที่ เนื่องจากในทางคณิตศาสตร์แล้วมีหลายสมการที่สามารถคำนวณระยะทางได้ เช่น
นอกจากรู้ค่าพิกัด x y แล้ว เมื่อรู้ค่าความสูง-ต่ำแต่ละตำแหน่ง หมายความว่านอกจากพิกัดตำแหน่ง x y จะมีค่า z เป็นค่าความสูง-ต่ำเพิ่มขึ้น ในทางคณิตศาสตร์สามารถนำมาใช้สมการคำนวณภาพปรากฏการณ์เชิงพื้นที่อื่นๆ ได้เพิ่มขึ้น เช่น ความลาดชัน (slope) ภาพตัดขวาง (profile) พื้นที่ผิวและปริมาตร (area and volume)
เมื่อกำหนดค่าพิกัดบนกระดาษกราฟแล้วสามารถคำนวณ ตำแหน่ง ระยะทาง พื้นที่ ปริมาตร และอื่นๆ ได้ นักภูมิศาสตร์ที่สร้างค่าพิกัดบนพื้นโลกเป็นค่า latitude และ longitude ซึ่งเป็นเส้นกริดเช่นเดียวกับเส้นกราฟ และสร้างระบบเส้นกริดใหม่ให้มีหน่วยนับที่เข้าใจง่าย คำนวณง่ายขึ้น เช่น ระบบพิกัด UTM ซึ่งสามารถอ่านค่าพิกัดเป็นหน่วยเมตริกและสามารถคำนวณ ตำแหน่ง ระยะทาง พื้นที่ ปริมาตร และอื่นๆ ได้ เช่นกัน
เส้นกริดที่นักภูมิศาสตร์สร้างขึ้นจึงกลายเป็นค่าอ้างอิงสำหรับการถ่ายทอดปรากฏการณ์บนพื้นโลกมาสู่แผนที่ที่เป็นแผ่นราบ
อย่างไรก็ตาม การที่นักภูมิศาสตร์พยายามถ่ายตำแหน่งปรากฏการณ์บนพื้นโลกมาสู่แผนที่ที่เป็นแผ่นราบผ่านค่าพิกัด latitude longitude พิกัด UTM หรือพิกัดอื่นๆ แต่ค่าของเส้นกริดเหล่านั้นเป็นเส้นกริดที่พาดทับผิวโลกซึ่งมีความโค้ง การถ่ายทอดปรากฏการณ์บนพื้นโลกมาสู่แผนที่ที่เป็นแผ่นราบจึงต้องมีขบวนการที่ซับซ้อนขึ้น (จะอธิบายต่อในเรื่องของ TransformationและProjection)
เมื่อเข้าใจระบบข้อมูลที่เชื่อมโยงกับค่าพิกัดดีแล้ว การนำสมการทางคณิตศาสตร์มาอยู่ในระบบคอมพิวเตอร์ การนำข้อมูลปรากฏการณ์เชิงพื้นที่ที่เชื่อมโยงกับค่าพิกัดภูมิศาสตร์มาอยู่ในระบบคอมพิวเตอร์ จึงเป็นจุดเริ่มต้นของการเกิดเทคโนโลยีระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ เครื่องมือสนับสนุนการบริหารจัดการองค์กร แก้ปัญหาตามบทบาทหน้าที่ขององค์กร
ภาระหน้าที่หลัก ๆ ของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์มีอยู่ด้วยกัน 5 อย่างดังนี้
- การนำเข้าข้อมูล (input) ก่อนที่ข้อมูลทางภูมิศาสตร์จะถูกใช้งานได้ในระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ข้อมูลจะต้องได้รับการแปลง ให้มาอยู่ในรูปแบบของข้อมูล เชิงตัวเลข (digital format) เสียก่อน เช่น จากแผนที่กระดาษไปสู่ข้อมูลใน รูปแบบดิจิตอลหรือแฟ้มข้อมูลบนเครื่องคอมพิวเตอร์อุปกรณ์ที่ใช้ในการนำเข้าเช่น Digitizer Scanner หรือ Keyboard เป็นต้น
- การปรับแต่งข้อมูล (manipulation) ข้อมูลที่ได้รับเข้าสู่ระบบบางอย่างจำเป็นต้องได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับงาน เช่น ข้อมูลบางอย่างมีขนาด หรือสเกล (scale) ที่แตกต่างกัน หรือใช้ระบบพิกัดแผนที่ที่แตกต่างกัน ข้อมูลเหล่านี้จะต้องได้รับการปรับให้อยู่ใน ระดับเดียวกันเสียก่อน
- การบริหารข้อมูล (management) ระบบจัดการฐานข้อมูลหรือ DBMS จะถูกนำมาใช้ในการบริหารข้อมูลเพื่อการทำงานที่มีประสิทธิภาพในระบบ GIS DBMS ที่ได้รับการเชื่อถือและนิยมใช้กันอย่างกว้างขวางที่สุดคือ DBMS แบบ Relational หรือระบบจัดการฐานข้อมูลแบบสัมพัทธ์ (RDBMS) ซึ่งมีหลักการทำงานพื้นฐาน ดังนี้คือ ข้อมูลจะถูกจัดเก็บ ในรูปของตารางหลาย ๆ ตาราง
- การเรียกค้นและวิเคราะห์ข้อมูล (query and analysis) เมื่อระบบ GIS มีความพร้อมในเรื่องของข้อมูลแล้ว ขั้นตอนต่อไป คือ การนำข้อมูลเหล่านี่มาใช้ให้เกิด ประโยชน์ เช่น ใครคือเจ้าของกรรมสิทธิ์ในที่ดินผืนที่ติดกับโรงเรียน? เมืองสองเมืองนี้มีระยะห่างกันกี่กิโลเมตร? ดินชนิดใดบ้างที่เหมาะสำหรับปลูกอ้อย? หรือ ต้องมีการสอบถามอย่างง่าย ๆ เช่น ชี้เมาส์ไปในบริเวณที่ต้องการแล้วเลือก (point and click) เพื่อสอบถามหรือเรียกค้นข้อมูล นอกจากนี้ระบบ GIS ยังมีเครื่องมือในการวิเคราะห์ เช่น การวิเคราะห์เชิงประมาณค่า (proximity หรือ buffer) การวิเคราะห์เชิงซ้อน (overlay analysis) เป็นต้น
- การนำเสนอข้อมูล (visualization) จากการดำเนินการเรียกค้นและวิเคราะห์ข้อมูล ผลลัพธ์ที่ได้จะอยู่ในรูปของตัวเลขหรือตัวอักษร ซึ่งยากต่อการตีความหมายหรือทำความเข้าใจ การนำเสนอข้อมูลที่ดี เช่น การแสดงชาร์ต (chart) แบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ รูปภาพจากสถานที่จริง ภาพเคลื่อนไหว แผนที่ หรือแม้กระทั่งระบบมัลติมีเดีย สื่อต่าง ๆ เหล่านี้จะทำให้ผู้ใช้เข้าใจความหมายและมองภาพของผลลัพธ์ที่กำลังนำเสนอได้ดียิ่งขึ้นอีก