המרחב בעידן הדיגיטאלי – העידן הדיגיטאלי מאופיין במרכזיות המחשוב, טכנולוגיות המידע והתקשורת והשלכותיו הם בתחומים רבים: תקשורת, כלכלה ומסחר, חינוך וחברה, רפואה, תחבורה, תרבות ואומנות ועוד. מחקרים מראים כי כ- 80% מהמידע הארגוני הינו מבוסס מיקום ומשמש בתחומים שונים – תחבורה, תיירות, סביבה, אנרגיה, תכנון, נדל”ן ותחומים רבים נוספים. טרנספורמציה דיגיטאלית של המרחב הינה תוצאה ישירה של העידן הדיגיטאלי וטכנולוגיות גאו-מרחביות כדוגמת GIS, GPS ושירותים מבוססי מיקום הן מרכיבים מרכזיים במערכות מידע בארגונים, בפורטלים גיאוגרפים ברשת האינטרנט וביישומים במכשירים ניידים. לפיכך, התחום המרחבי הוא מבין התחומים המרכזיים בעידן הדיגיטאלי במאה ה- 21.
מדעי המרחב – מדעי המרחב הם התחומים המדעיים, האקדמיים והמקצועיים העוסקים במידע מרחבי, בעיבודו ובשימוש במידע לצרכים שונים. מדעי המרחב מבוססים על שני תחומי ליבה – גאו-אינפורמציה וגיאוגרפיה. גאו-אינפורמציה הינו תחום הנדסי-טכנולוגי העוסק במדידות ובמיפוי וגיאוגרפיה הוא מדע העוסק בחקירה ובתיאור המרחב. עם זאת, בעשור האחרון מתרחשים שינויים טכנולוגיים ותרבותיים המאופיינים בהשתלבותם של תחומי ידע רבים בהקשר המרחבי. לתחומי ידע חדשים השפעה רבה על התפתחות מדעי המרחב בהם תחומי הנדסה, תוכנה, מערכות מידע, מדעי המחשב, טכנולוגיות מידע, סייבר, בינה מלאכותית ועוד. בנוסף, שינויים תרבותיים המבוססים על צריכה גוברת של תכנים דיגיטליים באמצעות רשתות חברתיות, מיקור המונים וכלכלה שיתופית מגבירים את הדרישה למידע מרחבי זמין, מדויק ואיכותי ולשירותים מבוססי מיקום.
טכנולוגיות גאו-מרחביות – טכנולוגיות גאו-מרחביות משמשות לאיסוף, ניהול, ניתוח ותצוגה של מידע מרחבי. קיימות טכנולוגיות ליבה כגון חישת מיקום (GPS), מערכות מידע (GIS), שירותי מיקום (LBS) ועוד. טכנולוגיות אלה מאפשרות מדידות וחישובים במרחב, פענוח וגילוי אובייקטים, ניתוח ע”ב מיקום, עיצוב מפות ועוד. הטכנולוגיות משמשות את העוסקים בתחום המיפוי וגאו-אינפורמציה וכן מוטעמות במערכות טכנולוגיות הנדרשות ליכולת מרחבית כגון ניווט, איכון, התמצאות, חיפוש וכדומה.
מערכת מידע גיאוגרפי – מערכת המטפלת בהיבטים מרחביים של מידע בעוד מערכת מידע רגילה מטפלת במידע מספרי ו/או אלפא נומרי בלבד. ב- GIS נעשה שימוש במידע מרחבי הנשמר בשכבות נושאיות ומקושר לטבלאות מידע ומספק כלים לניתוח, ליצירת מידע מרחבי חדש, להצגתו בשיטות גראפיות ולהפקת תובנות במרחב. מטרות ניתוח ומחקר גאו-מרחבי הן לספק שיטות, טכניקות וכלים לניתוח מידע ולתמיכה בתהליכים של קבלת החלטות ותכנון במרחב. מטרות התצוגה הגרפית היא לתאר את המרחב, לפשט את מורכבות המידע, לייצגו באמצעות סימבולים ולהעשירו באמצעות הצגת שמות מקומות. GIS מהוה טכנולוגיה אינטגרטיבית בתחומי שונים של מיפוי בהם, פוטוגרמטריה, חישה מרחוק, עיבוד תמונה, מחקר גאו-מרחבי וקרטוגרפיה. GIS הינה טכנולוגיה אשר יצרה בשני העשורים האחרונים מהפכה בנגישות, בשימוש, במיצוי ובשיתוף מידע גיאוגרפי בתחומים מקצועיים רבים.
קבוצת טכנולוגיות חזותיות בתחומים שונים של הספקטרום האלקטרו-מגנטי. אופטיים, מולטי והיפר ספקטראליים. התחום האופטי מהווה כ- 80% מהמידע הספקטראלי הנאסף ומשמש לצורכי מיפוי. טכנולוגיות חישה מתבססות על אמצעי מדידה (חיישנים או סנסורים) שמטרתם למדוד תחום או מספר תחומים ספקטראליים. מצלמה היא דוגמא לאמצעי חישה המשמש לצילום, מדידה או הדמיה בתחום הנראה. אמצעי חישה מותקנים על התקן (פלטפורמה) קרקעי, מוטס או מושט. לוויין הוא דוגמא להתקן המשוגר מכדור הארץ אל מסלול הקפה בחלל ומיועד לצרכים כגון צילום, מחקר, ניווט, תקשורת וכדומה.
חישה מרחוק – התחום המדעי-טכנולוגי העוסק בפיתוח חיישנים הנמצאים על לוויינים, מטוסים, אוניות, כלי רכב או בעמדות קבועות (אנטנות, עמודים..) על מנת לצפות, למדוד ולרשום את הקרינה האלקטרומגנטית אשר מוחזרת או נפלטת ע”י כדור-הארץ והסביבה שלו, לצורך ניתוח והפקת מידע.
פוטוגרמטריה – שיטת מיפוי המבוססת על תצלומים של פני השטח אשר צולמו מהחלל, מהאוויר או מהקרקע. תפקיד הפוטוגרמטריה היא לשחזר את הצורות, המידות ומצבם ההדדי של פרטים המופיעים בשטח מתוך הצילומים. הבעיה בה עוסקת פוטוגרמטריה היא לייצור באמצעות הצילומים המאופיינים במבט פרספקטיבי השלכה ישרת זווית של הצילום (אורתופוטו). פוטוגרמטריה מבוצעת במכשירים סטריאוסקופים הנותנים אפקט תלת- ממדי מתוך זוג צילומים דו-ממדי.
פענוח – תהליך קריאה, הערכה וניתוח צילומי אוויר. פענוח מבוסס על שפה הכוללת ניתוח צורה, גוון, מרקם, צל וכדומה שתעזור בקריאת תוכן הצילום, להעריך את משמעותם של הפרטים הגיאוגרפים ולהסיק מתוכם מסקנות. הפענוח נעשה באופן ויזואלי על ידי מומחים או באמצעים דיגיטליים וטכניקות עיבוד תמונה, ומהווה כלי חשוב בתחומי מיפוי, גיאולוגיה, חישה מרחוק ומודיעין.
חישת מיקום הוא שם לקבוצת טכנולוגיות המאפשרות מדידה של נקודות ציון במרחב, איכון ומיקום. מבחינים בין טכנולוגיות למיקום בשטח פתוח (outdoor) כדוגמת מערכת GPS המאפשר מציאת מיקום ביבשה, בים ובאוויר. GPS משמש גם כשם כללי למערכת ניווט שמספקת מעבר למיקום גם מפות והכוונה לנקודות יעד. טכנולוגיות למיקום בשטח סגור (Indoor) כדוגמת WIFI משמשות למציאת מיקום וניווט במתחמים ומבנים סגורים. וטכנולוגיות המשמשים בשטחים שחלקם פתוחים וחלקם סגורים (Semi-Outdoor).
גיאודזיה היא התחום המדעי העוסק במיפוי ובקביעת מיקום נקודות על פני האדמה ובחלל. מדידה (Surveying) הוא תהליך בו מושג או מותווה המידע של מיקום וגובה השטח ומבוססת על תורת המדידה. גיאודזיה גבוהה עוסקת בקביעת צורת כדור הארץ, מדידת גודל ומדידת שדה הכובד (גרבימטריה) וכן בקביעת הבסיס למדידות של יבשות, ארצות ושטחים גדולים. בתחום זה משתמשים בתצפיות של לוויינים ובתצפיות אסטרונומיות ומקצועות הנכללים בו הם אסטרונומיה גיאודטית, גיאודזיה לווינית, גיאודזיה גיאומטרית, גיאודזיה פיסיקלית וכן סטטיסטיקה, גיאופיסיקה וגיאולוגיה. גיאודזיה נמוכה (או מדידות שדה) עוסקת במדידות של שטחים מצומצמים על פני הקרקע ומתחתיה. מטרת המדידות היא להכין מפות מצביות המשמשות להסדרים ולרישום מקרקעין, לתכנון, פיתוח וביצוע פרויקט תשתיות ושטחים ובנייה.
DEM (Digital Elevation Model) מושג כללי המתייחס למידע טופוגרפי או בטימטרי ומתאר את ההתפלגות המרחבית של גבהים בפני השטח או בקרקעית הים. במדינות רבות DEM ו DTM הם מושגים זהים ומדובר בערכי הגובה של הקרקע החשופה ללא צמחייה או מבנים ומדודים במרווחים קבועים. לעיתים DTM כולל גם נקודות גובה חשובות וקווי שבר על מנת לאפיין בצורה טובה יותר את פני השטח. מודלים אלה משמשים לניתוח ותצוגה של פני השטח הטבעיים – הטופוגרפיה, ההידרולוגיה והמורפולוגיה של צורות נוף. המודלים משמשים לביו קווי גובה, הצללה, חישוב שיפועים, ניתוח שטחים נצפים, חתכים טופוגרפיים ועוד.
DSM (Digital Surface Model) הוא מודל משופר יותר ומייצג בנוסף לתבליט פני השטח גם את פסגות הצמחייה, המבנים ופרטי תכסית נוספים מעל פני השטח החשוף. דוגמא LIDAR היא דוגמא למערכת המבוססת על חיישן לייזר המשמש למיפוי פני השטח והתכסית וכן למיקום פנים מבנים (Indoor). טכנולוגיות אלה משמשות למידול של מבנים בודדים, אתרים, שטחים בנויים ומשמשים לויזואליזציה, ניתוח שטח, תכנון, סימולציה ועוד.
LBS (Location Based Services) הינם שירותי מידע המונגשים באמצעות מכשירים ניידים דרך רשת הסלולר ועושות שימוש בטכניקות המיקום של המכשיר הנייד. שרותי LBS עונים על שאלות כגון: היכן אני? מה נמצא בקרבתי ? וכיצד אני יכול להגיע ? השרות מתבצע באמצעות תקשורת ואינטראקציה: צרכן השרות – מבקש את האינפורמציה הנדרשת, העדפות ומיקום. ספק השרות – שולח את המידע מותאם לדרישות המשתמש.
בתחילת העשור השני של המאה ה- 21 טכנולוגיה LBS יצרה מהפכה משמעותית ביותר בתחום המרחבי. המעבר מהנייח לנייד. שירותי LBS הפכו למרכיב מרכזי ביותר בעידן הדיגיטאלי ושירותים אלה משולבים ביישומים (אפליקציות) רבים העושים שימוש במיקום (GPS), בניתוח מרחבי ובמפה. בשנת 2012 תחום LBS היה התחום המתפתח ביותר מבין טכנולוגיות מובייל ויישומי מפה ומיקום גם כיום הם בין היישומים הנפוצים והשימושיים ביותר.