يرتبط ظهور البنى التحتية للبيانات المكانية (SDIs) ارتباطًا وثيقًا بجهود جمع وإنتاج البيانات الجغرافية المكانية ، بالإضافة إلى تقدم تقنيات المسح والكمبيوتر. في العقود الماضية ، تم جمع كمية كبيرة من البيانات الجغرافية المكانية ، مثل صور الاستشعار عن بعد ومواقع GPS ، من قبل الوكالات الحكومية مثل هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). وفي الوقت نفسه ، يسهل التطوير السريع لأنظمة المعلومات الجغرافية اشتقاق العديد من منتجات البيانات من البيانات التي تم جمعها ، مثل الخرائط الطبوغرافية وبيانات الغطاء الأرضي وشبكات النقل والميزات الهيدروغرافية. نظرًا لتزايد شعبية الخدمات المستندة إلى المواقع ، فقد ساهم عامة الناس أيضًا بكميات هائلة من المعلومات الجغرافية التطوعية (Goodchild 2007) من خلال الأجهزة المحمولة الذكية ومنصات الوسائط الاجتماعية. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر مكون GIS الخدمات الجغرافية المكانية التي توفر وظائف معالجة البيانات والتحليل المكاني في بيئة الويب العامة. إن العدد الكبير من البيانات الجغرافية المكانية والخدمات والخرائط وغيرها ، لا يسهل استخدام هذه الموارد الجغرافية المكانية. فمن ناحية ، من الصعب العثور على هذه الموارد الرقمية والوصول إليها والتي يتم توزيعها على نطاق واسع في مختلف الوكالات الحكومية والمواقع الإلكترونية (Li، Wang and Bhatia 2016). من ناحية أخرى ، يوجد الكثير من التكرار في البيانات ، وتم إهدار الأموال والموارد البشرية في جهود مضاعفة لجمع البيانات وصيانتها (Rajabifard and Williamson 2001، Maguire and Longley 2005). تم الاعتراف بهذه المشاكل من قبل حكومات البلدان في جميع أنحاء العالم ، وتم إنشاء العديد من البنى التحتية للبيانات المكانية منذ التسعينيات (Masser 1999). في الولايات المتحدة ، بدأت في عام 1993 مبادرة البنية التحتية للبيانات المكانية الوطنية (NSDI) لتوفير وصول موحد لموارد المعلومات الجغرافية (National Research Council 1993). التعريف الرسمي لـ NSDI ، وفقًا للأمر التنفيذي 12906 ، هو "التكنولوجيا والسياسات والمعايير والموارد البشرية اللازمة للحصول على البيانات الجغرافية المكانية ومعالجتها وتخزينها وتوزيعها وتحسين استخدامها." ) مكلف بتنسيق الجهود لتطوير NSDI في الولايات المتحدة. وتشير التسمية أيضًا إلى أن SDI معترف بها باعتبارها بنية أساسية مشابهة لأنواع البنية التحتية الأخرى ، مثل شبكات الكهرباء وإمدادات المياه ، وأنها تلعب أدوارًا أساسية في الاقتصاد الاجتماعي والاقتصادي التطورات البيئية للبلد. تم تطوير ثلاث جبهات متوازية في برنامج NSDI: 1) مجموعة من معايير البيانات لإضفاء الطابع الرسمي على البيانات والبيانات الوصفية ؛ 2) شبكة مقاصة توفر تخزين البيانات والوصول عبر الإنترنت ؛ و 3) مجموعة من البيانات الإطارية للبلد بأكمله ، مثل الحدود الإدارية (Longley et al. 2001 ، Maguire and Longley 2005).
تقدم البنية التحتية للبيانات المكانية حلاً لمشاكل اكتشاف الموارد وتكرار البيانات. يوفر نظامًا أساسيًا موحدًا حيث يمكن للأشخاص الانتقال والبحث في البيانات الجغرافية المكانية والخرائط والخدمات والموارد الرقمية الأخرى. نظرًا لأن العديد من الوكالات الحكومية تقوم بمشاركة بياناتها على منصة واحدة ، فإن SDI تقلل من تكرار البيانات والجهود الإضافية في جمع البيانات الجغرافية المكانية المزدوجة.
من منظور التكلفة / المنفعة ، يسمح SDI بجمع البيانات الجغرافية المكانية مرة واحدة وإعادة استخدامها عدة مرات في تطبيقات مختلفة. وبصورة أعم ، يمكن اعتبار SDI عنصرًا مهمًا في الحكومة الإلكترونية (Georgiadou و Rodriguez ‐ Pabón و Lance 2006) وحركة الحكومة المفتوحة لزيادة شفافية الأنشطة الحكومية وتعزيز المشاركة العامة. يحفز الوصول الأفضل إلى البيانات الجغرافية المكانية نمو الأعمال التجارية الجديدة التي قد لا تكون ممكنة خلاف ذلك (Ralston 2004).
البنية التحتية للبيانات المكانية: التكنولوجيا والسياسات والمعايير والموارد البشرية اللازمة لاكتساب ومعالجة وتخزين وتوزيع واستخدام البيانات الجغرافية المكانية والخدمات والموارد الرقمية الأخرى.
Geoportal:موقع بوابة يمكن من خلاله الأشخاص البحث عن الموارد الجغرافية المكانية واكتشافها والوصول إليها وتصورها داخل SDI.
Metadata: وثائق حول من ومتى وكيف وماذا ولماذا والعديد من الجوانب الأخرى للبيانات وعملية إنتاج البيانات. يمكن استخدام البيانات الوصفية لوصف البيانات ليس فقط ، ولكن أيضًا الأدوات والخدمات والموارد الجغرافية المكانية الأخرى.
معيار البيانات:مواصفات متفق عليها بشكل شائع حول كيفية تسجيل البيانات ووصفها.
قابلية التشغيل البيني المكاني:قدرة أنظمة المعلومات الجغرافية المختلفة على تبادل وتبادل وتشغيل البيانات والوظائف الجغرافية المكانية (غير المتجانسة).
خدمة ويب:تطبيق ويب يوفر واجهات برمجة تطبيقات قياسية للسماح بالوصول عن بعد إلى البيانات والوظائف عبر الإنترنت.
يتكون SDI من العديد من المكونات. بالإضافة إلى الموارد الجغرافية المكانية الرقمية ، يحتاج SDI أيضًا إلى أجهزة وبرامج وأشخاص ومؤسسات ومعايير وسياسات وغيرها كثيرًا لكي يعمل بشكل صحيح. يحتاج بناء SDI أيضًا إلى اتصالات فعالة بين المجتمعات ، والمفاوضات بين المنظمات وحتى الدول للتوصل إلى اتفاقات. بينما يحتوي SDI على العديد من المكونات ، سيركز هذا الفصل بشكل خاص على الوظائف الجغرافية والبيانات الوصفية ووظائف البحث ، والتي تعد ثلاثة مكونات رئيسية من SDI نموذجي.
Geoportals
Geoportals عبارة عن بوابات ويب توفر وصولاً واحداً إلى الموارد الجغرافية المكانية (Tait 2005). ربما تكون Geoportals هي الجزء الأكثر وضوحًا من أجهزة SDI ، نظرًا لأنها الواجهات الرئيسية التي يمكن من خلالها للناس البحث عن الموارد الجغرافية المكانية والعثور عليها.
عادةً ما يتم تطوير Geoportals باستخدام التقنيات المستندة إلى الويب وحزم برامج نظم المعلومات الجغرافية الجاهزة. يستخدم نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) لتخزين وإدارة بيانات التعريف الخاصة بالموارد الجغرافية المكانية الموجودة في SDI. تمكّن واجهة الويب ، التي تحتوي غالبًا على خريطة ، المستخدمين النهائيين من التفاعل مع النظام وإجراء عمليات البحث. عند إجراء بحث ، سيتم إرسال طلب HTTP (بروتوكول نقل النص التشعبي) إلى خادم الويب الذي يستضيف الموقع الجغرافي. بعد الاستعلام عن البيانات الوصفية المخزنة في قاعدة البيانات ، سيقوم الموقع الجغرافي بعد ذلك بإرسال النتيجة مرة أخرى إلى العميل من خلال استجابة HTTP. عادة ما يتم تصميم Geoportals ليتم استخدامها من قبل كل من متخصصي نظم المعلومات الجغرافية وعامة الناس. تتمثل إحدى الوظائف المهمة للجغرافية الجغرافية في مساعدة المستخدمين على اكتشاف الموارد الجغرافية المكانية الحالية.
غالبًا ما تتبع عملية اكتشاف الموارد نمط نشر "العثور على" (Rose 2004 و Maguire و Longley 2005) ، حيث:
مزودي نشر البيانات الوصفية من البيانات والخدمات الخاصة بهم إلى ageoportal.
يقوم المستخدمون بالبحث على الموقع الجغرافي ويحتمل أن يعثروا على البيانات.
يستهلك المستخدمون البيانات والخدمات من مقدمي الخدمات. يوضح الشكل 2 هذه الخطوات الثلاث.
البيانات الوصفية
توفر البيانات الوصفية وثائق عن المحتوى وعملية إنتاج الموارد الجغرافية المكانية. غالبًا ما يطلق على البيانات الوصفية البيانات المتعلقة بالبيانات ، وتتضمن معلومات مثل العناوين ، والأوصاف ، وفئات البيانات ، ومواقع ووقت جمع البيانات ، ومجمعات البيانات ، وأنظمة الإحداثيات المستخدمة ، وإسقاطات الخريطة ، وإجراءات تنظيف ومعالجة البيانات.
يمكن أيضًا استخدام البيانات الوصفية لوصف الخدمات الجغرافية المكانية من خلال توفير معلومات حول البيانات والوظائف التي تقدمها الخدمات ، والمدخلات والمخرجات ، والمطورين ، ووقت التطوير ، وغيرها. باختصار ، البيانات الوصفية تدور حول جميع جوانب الموارد الجغرافية المكانية الرقمية.
تعد البيانات التعريفية مهمة بشكل أساسي لمؤسسات البنية التحتية للبيانات المكانية. عندما تترك البيانات والخدمات سياق إنتاج البيانات الأصلي ويتم دمجها في SDI ، فإن البيانات الوصفية توفر المعلومات الأساسية بناءً على ما يمكن لمستخدمي نظم المعلومات الجغرافية من فهم واستخدام الموارد الجغرافية المكانية الرقمية. بدون بيانات التعريف أو التي تحتوي على بيانات وصفية سيئة الإنشاء فقط ، يكون من الصعب جدًا ، إن لم يكن مستحيلًا ، إعادة استخدام البيانات والخدمات. تحدد جودة البيانات التعريفية أيضًا نتيجة اكتشاف المورد. يصنف العديد من المناطق الجغرافية أهمية الموارد الجغرافية المكانية لاستفسارات المستخدمين بناءً على المعلومات الواردة في البيانات الوصفية الخاصة بهم. البيانات التعريفية الكاملة والدقيقة تسمح للبيانات الجغرافية الجغرافية بالبحث عن الموارد الجغرافية المكانية وترتيبها استنادًا إلى المواقع والوقت والسمات المواضيعية وأنواع البيانات والسنوات المنشورة وجامعي البيانات والعديد من الشروط الأخرى المحددة بشكل صريح أو ضمني في استفسارات المستخدم. لضمان جودة البيانات الوصفية ، يتم وضع معايير لتحديد العناصر الضرورية التي يجب تضمينها في البيانات التعريفية. في الولايات المتحدة ، تكون FGDC مسؤولة عن تنسيق تطوير معايير البيانات الأولية ، وقد تم استخدام معيار المحتوى الخاص بها للبيانات الوصفية الجغرافية المكانية الرقمية (CSDGM) من قبل العديد من الوكالات الحكومية الأمريكية لإضفاء الطابع الرسمي على البيانات الوصفية. منذ عام 2010 ، أقرت FGDC سلسلة من معايير البيانات الوصفية الدولية (على سبيل المثال ، معايير ISO 191 **) لتعزيز البنية التحتية للبيانات المكانية العالمية (GSDI).
قام فريق GISFY ببناء إطار SDI ونشره في (MNR) وزارة الموارد الطبيعية ، بليز.