هوش مصنوعی و فناوری‌های نوظهور در خدمت تحول GIS

با ادغام فناوری‌هایی همچون هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، سنجش از دور و رایانش ابری، سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در حال عبور از کارکردهای سنتی و تبدیل شدن به یک پلتفرم جامع تحلیل فضایی است؛ تحولی که قابلیت‌های این فناوری را در تحلیل و تصمیم‌گیری‌های مکانی گسترش می‌دهد.

علی‌اصغر عنابستانی، استاد جغرافیا دانشگاه شهید بهشتی در گفت‌وگو با ایسنا با اشاره به اینکه شکل و شمایل امروزی GIS به دهه ۱۹۶۰ بازمی‌گردد، اظهار کرد: برای نخستین بار کارت گرافیک در کشور کانادا پایه‌گذاری شد و GIS به معنا و مفهوم امروزی آن متولد شد. از آن زمان تا به امروز، این سامانه مراحل تکامل قابل توجهی را طی کرده است. در مرور مراحل تکامل GIS با سه مفهوم روبه‌رو می‌شویم.

وی افزود: مفهوم نخست، سامانه اطلاعات جغرافیایی است که در کشور ما با عنوان سامانه اطلاعات مکانی نیز ترجمه می‌شود، ولی بیشتر سامانه اطلاعات جغرافیایی متداول است و مورد استفاده قرار می‌گیرد. مفهوم دوم واژه اطلاعات جغرافیایی است که سامانه اطلاعات جغرافیایی را با GIS مترادف می‌داند؛ یعنی همان علم اطلاعات جغرافیایی یا GIScience. حوزه سوم تحلیل داده‌های مکانی است و این سه قلمرو موضوعی ارتباط تنگاتنگی با موضوع تولید نقشه دارند.

این استاد دانشگاه با بیان اینکه چیزی که GIS را نسبت به تولید نقشه سنتی متمایز می‌کند این است که این سامانه علاوه بر اشاره و بررسی موقعیت جغرافیایی عوارض و داده‌ها، ویژگی‌های توصیفی آن‌ها را نیز مشخص می‌کند، اظهار کرد: وجه سومی که در اینجا بسیار حائز اهمیت است، روابط فضایی و توپولوژیکی است که بین داده‌ها برقرار می‌شود. این روابط توپولوژیک یا روابط فضایی موضوع اصلی یا وجه تمایز این سامانه به شمار می‌رود.

عنابستانی خاطرنشان کرد: در مرحله تکامل خود، GIS امروزه به خصوص از دهه دوم قرن ۲۱ به بعد با ورود به عصر انقلاب صنعتی چهارم و حوزه فناوری‌های نوظهور این عصر، مانند هوش مصنوعی، سنجش از دور، یادگیری ماشین، رایانش ابری و بیگ دیتا، به شدت تحت تاثیر قرار گرفته است. ما امروزه شاهد نسلی از GIS هستیم که در آن، GIS فقط به عنوان یک سامانه که وظیفه آن جمع‌آوری، ذخیره‌سازی، مدیریت، به‌روزرسانی، تحلیل و نمایش داده‌های مکانی است، شناخته نمی‌شود، بلکه علاوه بر این، سامانه به بحث‌های مربوط به مدل‌های پیش‌بینی، الگوریتم‌های هوش مصنوعی، سرویس‌های ابری و رابط‌های برنامه‌نویسی و کارهای تحلیلی می‌پردازد. بنابراین، با ادغام در فناوری‌های نوظهور، GIS از یک سامانه اطلاعات جغرافیایی به سمت یک پلتفرم جامع تحلیل فضایی تغییر ماهیت یا دگردیسی پیدا می‌کند. در این دگردیسی، علاوه بر اینکه از این فناوری‌ها استفاده می‌کند، آن را به عنوان یک سیستم جامع مورد توجه قرار می‌دهد.

هسته اصلی GIS فناوری‌های نوظهور انقلاب صنعتی چهارم

این استاد دانشگاه با تاکید بر اینکه هسته اصلی GIS امروز، علاوه بر خود سامانه اطلاعات جغرافیایی، فناوری‌های نوظهور عصر انقلاب صنعتی چهارم هستند، تصریح کرد: این فناوری‌ها توانسته‌اند در این مسیر به استدلال‌های جغرافیایی، شناخت مقیاس، تحلیل روابط فضایی و تفسیر علمی، علاوه بر وظایف سنتی GIS، کمک کنند. بنابراین، ما شاهد بستری هستیم که تحت عنوان پلتفرم یکپارچه تحلیل فضایی از آن یاد می‌شود و چرخشی است که در حوزه و ماهیت جغرافیا اتفاق افتاده است.

عنابستانی ادامه داد: سامانه GIS امروزه به یک پلتفرم یکپارچه تبدیل شده است؛ اما این به معنای آن نیست که هر آنچه این سیستم به عنوان خروجی داده‌ای، نقشه، مدل یا هر خروجی دیگر در اختیار ما قرار می‌دهد، به عنوان معیار و فصل‌الخطاب بپذیریم. پیش‌شرط این پذیرش آن است که این سامانه در فرایند دستیابی به نتیجه خود، به تعاملات مربوط به مشارکت‌کنندگان توجه ویژه‌ای داشته باشد و در این مسیر بتواند به مشارکت افراد به نحو مطلوب بپردازد.

وی خاطرنشان کرد: برای شفافیت سامانه اطلاعات جغرافیایی، ما باید گزینه‌هایی را در فرایند کار برای رسیدن به خروجی در این سامانه مد نظر داشته باشیم که بر مبنای آن بتوانیم مباحثی مانند شفاف‌سازی زنجیره تصمیم‌گیری و فرضیات مدل را پایه‌گذاری کنیم؛ یعنی از هنگامی که مسئله تعریف می‌شود تا شاخص‌ها انتخاب می‌شوند، وزن‌دهی می‌شوند، استانداردسازی می‌شوند و الگوریتم‌ها و آستانه‌های تصمیم‌گیری تعیین می‌شوند، مبتنی بر مشارکت ذی‌نفعان باشد.

داده‌های سامانه اطلاعات جغرافیایی نیازمند مشارکت ‌ذی‌نفعان است

این استاد دانشگاه با اشاره به اینکه به خصوص در طرح‌های توسعه شهری، این امر باید سامانه را از حالت جعبه سیاه خارج کند، اظهار کرد: نباید یک فرض محتوم یا نهایی برای ما ایجاد شود که چون این سامانه مبتنی بر داده‌های مکانی این خروجی را داشته است، فصل‌الخطاب و بی‌نیاز از مشارکت ذی‌نفعان است. علاوه بر این، در فرایند تصمیم‌گیری و برای دوری جستن از تبدیل شدن GIS به جعبه سیاه، باید شواهد علمی را که استفاده می‌کنیم از قضاوت‌های ذهنی خود در بحث تصمیم‌گیری‌ها در GIS تفکیک کنیم.

عنابستانی گفت: در ترکیب GIS و حوزه تصمیم‌گیری‌های چندمعیاره، ما با دو موضوع یا دو قلمرو روبه‌رو هستیم. قلمرو نخست، داده‌های عینی است که مبتنی بر داده‌های فیزیکی قرارگرفته در سطح زمین هستند، مانند فاصله، شیب زمین، ساختار زمین‌شناسی، وضعیت هواشناسی و سایر پارامترهایی که داده‌های عینی در سطح زمین به شمار می‌روند. قلمرو دوم، داده‌ها یا قضاوت‌های ذهنی است که شاید برداشت ذهنی ما باشند.

وی با بیان اینکه این سامانه رضایتمندی از دسترسی به یک خدمات در یک محدوده شهری، مانند خدمات آموزشی، خدمات درمانی و فضای سبز، میزان رضایت شهروندان را مخاطب قرار می‌دهد، افزود: اینجا تصویر ذهنی شهروندان حائز اهمیت است. پس بنابراین باید بین این دو قلمرو تفکیک قائل شویم. علاوه بر این، بعد از اینکه این تفکیک را قائل شدیم و در زنجیره نیز شفافیت کامل را لحاظ کردیم، در گام سوم باید تحلیل حساسیت داشته باشیم.

این استاد دانشگاه با طرح این پرسش که اگر در فرایند تصمیم‌گیری مقداری تغییر در پارامترهای ورودی، وزن‌های معیارها یا شاخص‌های تصمیم اتفاق بیفتد، به چه میزان در خروجی ما تاثیرگذار خواهد بود؟ گفت: میزان این تاثیرگذاری، تحلیل حساسیتی است که اصطلاحاً در GIS از آن یاد می‌کنیم و میزان حساسیتی را نشان می‌دهد که آن سامانه نسبت به تغییرات در ورودی به خود می‌بیند و گام آخر این است که ما به مشارکت ذی‌نفعان توجه کاملی داشته باشیم.

عنابستانی تاکید کرد: این مشارکت باید از گام اول، یعنی شناسایی مسئله، تعیین معیارها، تفسیر آن‌ها و حتی ارائه گزینه‌های جایگزین یا سناریوهای بدیل وجود داشته باشد تا ما بتوانیم به نقشه‌ها یا خروجی‌های قابل فهمی برسیم که صرفا خروجی فنی تلقی نشوند و بتوانند در تصمیم‌گیری‌ها انسانی‌سازی شده باشند و بتوانند ما را برای برون‌رفت از چالش‌ها یاری کنند.

وی با بیان اینکه در بررسی کیفیت داده‌های مکانی، تعریف سطح دقت مورد نیاز در هنگام گردآوری داده‌ها مطرح می‌شود، اظهار کرد: منابع داده ما، به خصوص در داده‌های حوزه انسانی، اجتماعی و اقتصادی، جدای از داده‌های فیزیکی که منبع آن امروزه داده‌های سنجش از دور و تصاویر ماهواره‌ای است، بیشتر مبتنی بر داده‌هایی است که افراد از طریق داده‌ها و برداشت‌های میدانی انجام می‌دهند.

این استاد دانشگاه خاطرنشان کرد: سطح دقت این داده‌ها باید در حدی باشد که در هنگام گردآوری، ما را به نتایج قابل قبول در انتهای کار راهنمایی کند و این بستگی به مقیاس و نوع ظرافت کاری دارد که می‌خواهیم انجام دهیم. مثلا در رابطه با نقشه بررسی پوشش گیاهی، شاید دقت این داده‌ها زیاد نباشد، اما وقتی بخواهیم نقشه کاداستر را از این منطقه داشته باشیم یا پایگاه داده مکانی مربوط به مالکیت را در یک محدوده ایجاد کنیم، ظرافت و دقت آن به مراتب بیشتر خواهد بود.

عنابستانی با بیان اینکه یکی از موضوعات بسیار پیچیده در GIS، سیستم‌های مختصات است، اظهار کرد: تغییر سیستم‌های مختصات باعث جابه‌جایی عوارض و داده‌ها می‌شود و باید دقت شود که در تحلیل داده‌ها در GIS، سیستم‌های مختصات حتما یکسان باشند یا اگر یکسان نیستند، حتما نسبت به تبدیل و یکسان‌سازی آن‌ها قبل از گرفتن خروجی و تحلیل نهایی اقدام شود. اعتبارسنجی و مستندسازی منشاء داده‌ها نیز بسیار حائز اهمیت است.

وی افزود: باید دقت شود که داده‌ها از چه منبعی و به چه شیوه‌ای جمع‌آوری شدند؛ مبتنی بر داده‌های منبع، ماهواره‌ای، اقتصادی و اجتماعی، نمونه‌گیری یا نقاط کنترل بودند و سایر مباحث را باید بررسی تا نهایتا ما را از یک عدم قطعیت به نتایج نهایی راهنمایی کند که این نتیجه نهایی بتواند راهبرد موثر را برای تحلیل بهینه، کارآمد و مورد استفاده جوامع بشری داشته باشد.