ΕΝΟΤΗΤΑ Α ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΓΣΠ 1.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΩΝ ΓΣΠ

Transcript

1 ΕΝΟΤΗΤΑ Α ΕΝΟΤΗΤΑ Α 1.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΩΝ ΓΣΠ Τα τελευταία χρόνια οι προσπάθειες για έναν σαφή και κοινά αποδεκτό ορισμό για το τι είναι Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (ΓΣΠ) δεν έχουν ακόμη ευοδωθεί. Δηλαδή, ο σαφής προσδιορισμός των ΓΣΠ είναι περισσότερο δύσκολος απ ό,τι νόμιζαν όσοι ασχολούνται μ αυτά. Μάλιστα έχει δοθεί η εντύπωση ότι στην περίπτωση των ΓΣΠ υπάρχει τοπικό και όχι παγκόσμιο βέλτιστο, δηλαδή ότι η εφαρμογή είναι αυτή που ορίζει την επιστήμη. Μια τέτοια άποψη όμως, σαφώς παραβιάζει την επιστημονική δεοντολογία και μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνες ατραπούς. Αντίθετα, πιστεύεται ότι οι διαφορετικές ιδέες που έχουν κατά καιρούς διατυπωθεί για τα ΓΣΠ, μπορούν να συμπτυχθούν σε τρεις ξεχωριστές ομάδες, που όμως είναι αλληλένδετες μεταξύ τους. Η πρώτη ομάδα μπορεί να χαρακτηριστεί ως Διαχειριστική προσέγγιση. Βασικός στόχος της είναι η δημιουργία και η διαχείριση χωρικών στοιχείων και αποτελείται από δύο υποομάδες. Η πρώτη υποομάδα αφορά στη Χαρτογραφική προσέγγιση η οποία εστιάζει κυρίως στα χαρτογραφικά χαρακτηριστικά των ΓΣΠ με τη λογική ότι τα ΓΣΠ αποτελούν συστήματα για τη δημιουργία και διαχείριση χαρτογραφικών στοιχείων. Η δεύτερη υποομάδα αφορά στην Πληροφορική Προσέγγιση η οποία δίνει έμφαση στη σπουδαιότητα των ΓΣΠ ως σύγχρονων συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων. Η δεύτερη ομάδα αναφέρεται ως Προσέγγιση Χωρικής Ανάλυσης και υποστηρίζει τη σπουδαιότητα της Γεωγραφικής (Χωρικής) Ανάλυσης, αφού όπως γράφει κι ο Goodchild (1988), η δυνατότητα των ΓΣΠ να αναλύουν χωρικά δεδομένα είναι το χαρακτηριστικό που τα διαφοροποιεί από τα συστήματα που ο βασικός στόχος τους είναι η παραγωγή χαρτών. 1

2 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Η τρίτη ομάδα αναφέρεται στη Σχεδιαστική Προσέγγιση και εστιάζει στη δυνατότητα των ΓΣΠ να συμβάλλουν στην επίλυση χωρικών προβλημάτων, δηλαδή να συμμετέχουν ενεργά στο χωρικό σχεδιασμό. Οι θεωρήσεις αυτές των ΓΣΠ, (διαχείριση, ανάλυση και σχεδιασμός) που κάποιοι υποστηρικτές τους τις θεωρούν αντιφατικές, ευτυχώς μπορούν να ιδωθούν ως επιστημονικά πεδία που έχουν κοινό τόπο τη χωρική διάσταση. Είναι δηλαδή εργαλεία διαχείρισης χωρικών δεδομένων αλλά όχι μόνο. Αποτελούν και τμήμα της ανάλυσης χωρικών δεδομένων αλλά όχι μόνο. Βοηθούν επιπλέον και στην επίλυση χωρικών προβλημάτων. Επομένως είναι αλληλοσχετιζόμενα και αποτελούν τμήματα μιας ολοκληρωμένης χωρικής προσέγγισης. Και είναι ακριβώς αυτός ο λόγος που ο όρος «Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών» (ΣΓΠ) αποτελεί λανθασμένη μετάφραση του αγγλικού όρου, αφού τα Geographic Information Systems σίγουρα δεν είναι απλά συστήματα διαχείρισης μόνο γεωγραφικών δεδομένων. Εκτός των άλλων, η χρήση του προκαλεί σύγχυση σε όσους δεν γνωρίζουν καλά το αντικείμενο αλλά και συνιστά θέμα δεοντολογίας, αφού ο όρος «Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών» έχει διατυπωθεί και χρησιμοποιείται από την ελληνική επιστημονική κοινότητα από το Έτσι κάθε προσπάθεια αλλαγής χωρίς λόγο μόνο κακοπιστία δείχνει Ορισμοί για τα ΓΣΠ Για να διατυπωθεί ένας σαφής και ολοκληρωμένος ορισμός των ΓΣΠ είναι απαραίτητο να προηγηθεί μια σύντομη αναφορά σε μερικές βασικές παρατηρήσεις γύρω από αυτά τα συστήματα. Καταρχάς, οφείλουμε να διακρίνουμε τα συστήματα πληροφοριών από τα λειτουργικά-διοικητικά συστήματα που παρέχουν πληροφορίες. Ένα σύστημα με τακτικό και συνηθισμένο τρόπο επεξεργασίας δεδομένων που απαντά σε προκαθορισμένα και περιορισμένα ερωτήματα, είναι ένα λειτουργικό σύστημα. Αντιθέτως ένα πληροφοριακό σύστημα είναι ένα σύστημα στο οποίο τα ερωτήματα δεν είναι κατ ανάγκη προκαθορισμένα με λεπτομέρειες. Δηλαδή, ενώ εταιρείες και υπηρεσίες χρειάζονται λειτουργικά συστήματα, για να δέχονται ερωτήσεις και να αντιμετωπίζουν διαχειριστικά προβλήματα ρουτίνας, αντίθετα για το σχεδιασμό χρειάζονται πληροφοριακά συστήματα, για να απαντούν σε διαφορετικές, όχι εκ των προτέρων γνωστές ερωτήσεις και να εκτελούν μη προκαθορισμένες αναλύσεις. 2

3 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Ένα δεύτερο σημείο που αξίζει να επισημανθεί είναι ότι ένα πληροφοριακό σύστημα, επειδή αποτελεί ειδική κατηγορία συστημάτων, μπορεί να γίνει κατανοητό με βάση τρεις διαστάσεις. Η πρώτη διάσταση αφορά στη λειτουργικότητά του, δηλαδή στη δυνατότητά του να εξυπηρετεί συγκεκριμένους στόχους, όπως είναι η συλλογή, αποθήκευση, ανάλυση και παρουσίαση της πληροφορίας και μάλιστα με συστηματικό τρόπο. Η δεύτερη διάσταση αφορά στη δομή του, δηλαδή στο ότι αποτελείται από αλληλένδετα συστατικά τα οποία περιλαμβάνουν συνδυασμό δεδομένων, τεχνικών και ανθρώπινων πόρων. Τέλος η τρίτη διάσταση αφορά στη δυνατότητα επικοινωνίας, δηλαδή στη δυνατότητα που έχει ένα πληροφοριακό σύστημα ή να είναι ανεξάρτητο ή να είναι συνδεδεμένο με άλλα πληροφορικά συστήματα και να αποτελούν έτσι ένα ευρύτερο πληροφοριακό σύστημα. Ένα τρίτο σημείο είναι ότι ένα πληροφοριακό σύστημα διαθέτει τρία βασικά συστατικά: τα μηχανήματα (hardware) στα οποία παρατηρείται μια τρομακτική πρόοδος τα τελευταία χρόνια, τους αλγόριθμους (software) που μπορούν κατηγοριοποιηθούν σε έξι βασικές ομάδες (Κουτσόπουλος 2005) και τα διαθέσιμα (resourseware) που αφορούν στα στοιχεία, στο ανθρώπινο δυναμικό και στην οργανωτική υποδομή. Όλα αυτά βρίσκονται σε συνεχή ισορροπία και αλληλεξάρτηση μεταξύ τους. Από τα παραπάνω διαπιστώνεται ότι ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (ΓΣΠ) αποτελεί ειδική περίπτωση πληροφοριακού συστήματος, όπου η πληροφοριακή βάση περιλαμβάνει παρατηρήσεις για χωρικά κατανεμημένα χαρακτηριστικά, δραστηριότητες ή γεγονότα που καθορίζονται στο χώρο ως σημεία, γραμμές, επιφάνειες ή φατνία. Έτσι ένα ΓΣΠ επεξεργάζεται στοιχεία γι αυτές τις θεμελιώδεις οντότητες, δημιουργώντας τις αναγκαίες πληροφορίες για την απάντηση μη προκαθορισμένων χωρικών ερωτημάτων στις επιστημονικές περιοχές που προαναφέρθηκαν. Επομένως, ένας ακριβής ορισμός των ΓΣΠ είναι ο εξής: «Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών είναι μια οργανωμένη συλλογή μηχανικών υπολογιστικών μηχανημάτων (hardware), λογισμικών συστημάτων (software), χωρικών δεδομένων και ανθρώπινου δυναμικού, με σκοπό τη συλλογή, καταχώριση, ενημέρωση, διαχείριση, ανάλυση και απόδοση κάθε μορφής πληροφορίας που αφορά στο γεωγραφικό περιβάλλον» (Κουτσόπουλος, 2005). 3

4 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Σήμερα εκτός του όρου «Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών» χρησιμοποιούνται οι όροι «Γεωματική» (Geomatics) και «Γεωπληροφορική» (Geoinformatics). Οι όροι αυτοί υιοθετήθηκαν κυρίως για να εκφράσουν τη γενική προσέγγιση με την οποία τα γεωγραφικά δεδομένα αντιμετωπίζονται από διάφορες καταξιωμένες επιστήμες όπως η τοπογραφία, η φωτογραμμετρία, η τηλεπισκόπηση, η Γεωλογία κ.λπ. Πιο συγκεκριμένα, αναφέρονται στη συλλογή, τη διαχείριση ή την εφαρμογή γεωγραφικών δεδομένων για την επίλυση προβλημάτων με τη χρήση των ΓΣΠ. από τις επιστήμες αυτές, οι οποίες, όμως ακολουθούν την δική τους προσέγγιση για την επίτευξη των δικών τους στόχων. Κλείνοντας την ενότητα αυτή πρέπει να σημειωθεί ότι, επειδή τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών ωρίμασαν ως κλάδος των πληροφοριακών συστημάτων, η συστηματική μελέτη των τριών διαστάσεών τους (διαχείριση, ανάλυση, σχεδιασμός) αποτελεί από μόνη της μια αυτόνομη επιστήμη που οδήγησε στην εισαγωγή του όρου «Επιστήμη των Γεωγραφικών Πληροφοριών» (Geographic Information Science-GIScience). O Goodchild (1992) την όρισε μάλιστα ως την 4

5 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Επιστήμη που ασχολείται με τα βασικά ερευνητικά ζητήματα τα οποία προκύπτουν από τη διαχείριση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (συλλογή, διαχείριση, ανάλυση και απόδοση γεωγραφικών δεδομένων και πληροφοριών). Τέτοια θέματα αφορούν για παράδειγμα στη μοναδικότητα των γεωγραφικών δεδομένων, στην ξεχωριστή φύση της έρευνας που απαιτείται για την επίλυση γεωγραφικών-χωρικών προβλημάτων, στην αλληλεπίδραση της έρευνας των γεωγραφικών πληροφοριών και των σχετικών ακαδημαϊκών περιοχών και τέλος στην επίδραση της χρήσης των γεωγραφικών πληροφοριών στην κοινωνία. Η Επιστήμη των Γεωγραφικών Πληροφοριών αποσκοπεί στο να δώσει τη θεωρητική και οργανωτική συνοχή στην επιστημονική μελέτη των γεωγραφικών πληροφοριών και ταυτόχρονα επιδιώκει να αναδιατυπώσει, να επαναπροσδιορίσει ή να επαναβεβαιώσει τις βασικές αρχές της Γεωγραφίας στα πλαίσια των ΓΣΠ. Επομένως, η Επιστήμη των Γεωγραφικών Πληροφοριών, όπως και οι επιστήμες της Γεωματικής και της Γεωπληροφορικής δεν πρέπει να συγχέονται με τα ΓΣΠ τόσο ως προς την ορολογία όσο και ως προς την πράξη Προσέγγιση των ΓΣΠ Από τα παραπάνω πρέπει να έχει γίνει κατανοητό ότι τόσο η τεχνολογία των ΓΣΠ. όσο και οι χρήστες τους έχουν αρχίσει να ωριμάζουν. Τα αρχικά προβλήματα οικειότητας με τη χρήση τους έχουν ήδη ξεπεραστεί και οι χρήστες αρχίζουν πλέον να ασχολούνται συστηματικά με τα αυτά. Το αποτέλεσμα είναι αφενός ένα αυξημένο ενδιαφέρον και αφετέρου αυξημένη δραστηριότητα για μεθόδους και διαδικασίες που αναφέρονται σε ερευνητικές δραστηριότητες ή εφαρμογές με τη χρήση ΓΣΠ. Αυτή η ευρύτητα όμως χρήσεων, χρηστών και εφαρμογών έχει οδηγήσει αναπόφευκτα σε μια διαφοροποίηση στον τρόπο που προσεγγίζονται τα ΓΣΠ. Πιο συγκεκριμένα: Ακαδημαϊκός χώρος: Πριν από τη δεκαετία του 80 στον ακαδημαϊκό χώρο τα ΓΣΠ εθεωρούντο ως μια απλή και μάλιστα περιορισμένη εφαρμογή υπολογιστών συστημάτων. Μοναδικές εξαιρέσεις υπήρξαν οι ερευνητικές και διδακτικές δραστηριότητες που προέρχονταν κυρίως από τους Γεωγράφους και πολύ λιγότερο 5

6 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ από τους επιστήμονες των Η/Υ και τους τοπογράφους. Γενικά, υπήρχαν ελάχιστες ευκαιρίες για ακαδημαϊκή ενασχόληση με τα ΓΣΠ. Σήμερα βέβαια η κατάσταση έχει αλλάξει δραματικά, με αποτέλεσμα η ερεύνα στα ΓΣΠ να είναι ευρέως διαδεδομένη και να διδάσκονται σχετικά μαθήματα τόσο σε προπτυχιακό όσο και σε μεταπτυχιακό επίπεδο. Είναι σχεδόν αδύνατο να βρεθεί στις μέρες μας Πανεπιστήμιο στο οποίο να μη διδάσκεται κάποιο μάθημα ΓΣΠ. Αυτό που έχει σημασία για τον ακαδημαϊκό χώρο, όμως είναι ότι το ενδιαφέρον για τα ΓΣΠ δεν πρέπει να περιορίζεται μόνο στην προσθήκη ενός επιπλέον μαθήματος ή στην εισαγωγή ενός επιπλέον ερευνητικού πεδίου στις δραστηριότητες του πανεπιστήμιου, αλλά στην αλλαγή του τρόπου με τον οποίο πρέπει να αντιμετωπίζονται τα χωρικά δεδομένα. Χώρος Εκπαίδευσης: Η μεγάλη ανάπτυξη των ΓΣΠ ως ειδικού τομέα στη Βιομηχανία των υπολογιστών και ο πολλαπλασιασμός του ενδιαφέροντος και της χρήσης τους (από άτομα και επιχειρήσεις), δημιούργησε την έντονη ανάγκη εκπαίδευσης ατόμων με αυξημένες τεχνικές ικανότητες στα ΓΣΠ. Αυτό με τη σειρά του οδήγησε στην κατάρτιση εκπαιδευτικών προγραμμάτων προσανατολισμένων στην ανάπτυξη τεχνικών ικανοτήτων για τη δημιουργία χωρικών βάσεων δεδομένων, την εξοικείωση με τεχνικές διαχείρισης και ανάλυσης χωρικών δεδομένων, την ολοκλήρωση εφαρμογών, την ανάπτυξη συστημάτων και την υποστήριξη χρηστών. Με άλλα λόγια την εκπαίδευση ατόμων εξειδικευμένων στα ΓΣΠ. Κοινωνικός Χώρος: Τα ΓΣΠ ξεκίνησαν ως τμήμα της επιστήμης της Γεωγραφίας, εξελίχθηκαν σε τεχνολογικά εργαλεία και κατέληξαν σε πρωτοποριακή επιστήμη. Η εξελικτική αυτή διαδικασία αναπόφευκτα επέδρασε στην ανθρώπινη κοινωνία, αφού τα ΓΣΠ πρέπει να λειτουργούν μέσα σε οικονομικά, πολιτικά, και νομικά πλαίσια που καθορίζονται από την ίδια την κοινωνία. Η αντιμετώπιση, επομένως, των ΓΣΠ δεν μπορεί να περιορίζεται μόνο στην τεχνολογία και την επιστήμη, αλλά να λαμβάνει υπόψη και τη συμβολή τους στην κοινωνία Η Εξέλιξη των ΓΣΠ Από τις αρχές του 1960 που πρωτοεμφανίστηκαν τα ΓΣΠ έχουν υπάρξει σημαντικές αλλαγές τόσο στην τεχνολογία και στη λειτουργικότητά τους, όσο και στο εύρος των 6

7 ΕΝΟΤΗΤΑ Α εφαρμογών τους. Για το λόγο αυτό κρίνεται σκόπιμο να γίνει μια σύντομη ιστορική ανασκόπηση, που για λόγους πρακτικούς διακρίνεται σε τρεις περιόδους: Πρώτη περίοδος : Η περίοδος αυτή μπορεί να χαρακτηριστεί ως η εποχή διαμόρφωσης των ΓΣΠ, κατά τη διάρκεια της οποίας διαπιστώθηκε ότι μια σειρά από βασικές ανάγκες ήταν κοινές για την επίλυση προβλημάτων σε διαφορετικές επιστημονικές περιοχές. Οι πρώτες εφαρμογές επιχειρήθηκαν στη Βόρεια Αμερική, όταν στα μέσα της δεκαετίας του 60 δημιουργήθηκε στον Καναδά το πρώτο ΓΣΠ γνωστό ως Canada Geographic Information System-CGIS και αφορούσε στη διαχείριση γης από την καναδική κυβέρνηση (Tomlinson et al, 1976). Στις ΗΠΑ η πρώτη προσπάθεια έγινε από την Εθνική Στατιστική Υπηρεσία με το πρόγραμμα DIME (ψηφιακά αρχεία όλων των οδών της χώρας) και συνεχίστηκε από το πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ με ένα απλό ΓΣΠ που οδήγησε αργότερα στο ODYSSEY GIS. Την ίδια περίοδο στην πολιτεία του Κολοράντο δημιουργήθηκε ένα πρωτόλειο, αλλά βασιζόμενο στις ίδιες αρχές με τα σημερινά συστήματα, το CLARI, ενώ το γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ (USGS) το 1973 ξεκίνησε την ανάπτυξη ενός συστήματος χρήσεων και κάλυψης γης με την ονομασία GIRAS. H Ευρώπη ακολούθησε αργότερα, μέσω των εθνικών χαρτογραφικών υπηρεσιών της, όπως της UK Ordnance Survey στη Μεγάλη Βρετανία η οποία ανέπτυξε το LAMIS, ένα σύστημα διαχείρισης πληροφορίας σε τοπικό επίπεδο και το Institut Geographique National της Γαλλίας. Σε αυτή την αρχική τους μορφή και μέχρι τη δεκαετία του 1980 τα ΓΣΠ χρησιμοποιούνταν από κυβερνητικούς οργανισμούς και Πανεπιστήμια κυρίως ως εφαρμογές σχεδιασμένες να ικανοποιούν συγκεκριμένες ανάγκες. Τα περισσότερα από αυτά ήταν σε διανυσματική μορφή και ελάχιστα μπορούσαν να διαχειριστούν ψηφιδωτά δεδομένα. Παρά τις δυσκολίες ανάπτυξης αυτών των εφαρμογών και την ανυπαρξία διαθέσιμων χωρικών δεδομένων, εντούτοις αυτές οι εφαρμογές οδήγησαν στην ανάδειξη των ΓΣΠ ως ένα σημαντικό κομμάτι της τεχνολογίας της Πληροφορίας κατά τη δεκαετία του 80. Δεύτερη περίοδος : Η περίοδος αυτή μπορεί να χαρακτηριστεί ως η εποχή της ανάπτυξης των ΓΣΠ. Η εξέλιξη αυτή οφείλεται σε δύο παράγοντες: πρώτον, στην ανάπτυξη των εννοιών και των τεχνικών των ΓΣΠ και κυρίως της 7

8 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ θεωρίας της τοπολογίας που προτάθηκε στις αρχές του Η θεωρία αυτή αναφέρεται στις χωρικές σχέσεις της γειτνίασης, της συνδεσιμότητας και της συνοχής μεταξύ των χωρικών οντοτήτων. Η ανάπτυξη της τοπολογίας συνετέλεσε στην απλοποίηση της αναπαράστασης των οντοτήτων στον υπολογιστή καθώς και στη διευκόλυνση της εφαρμογής διαδικασιών χωρικής ανάλυσης. Δεύτερον, η ανάπτυξη των ΓΣΠ υπήρξε ραγδαία από τη στιγμή που η τεχνολογία των υπολογιστών σημείωσε σημαντική βελτίωση παρέχοντας αφενός μεγάλες υπολογιστικές δυνατότητες και βελτίωση των λειτουργικών συστημάτων και αφετέρου μείωση του κόστους απόκτησης Η/Υ και λογισμικών. Αυτά με τη σειρά τους επέτρεψαν τη διείσδυση των ΓΣΠ στην καθημερινή μας ζωή. Παράλληλα, έδωσαν κίνητρα να δημιουργηθεί εκπαιδευτικό υλικό, έτσι ώστε να γραφούν πολλά βιβλία και να εκδοθούν περιοδικά σχετικά με τα ΓΣΠ, ενώ τέλος δημιουργήθηκαν οι πρώτοι οργανισμοί για την παροχή τεχνικής υποστήριξης, αλλά και διεθνείς και τοπικοί οργανισμοί ανάπτυξης προτύπων και προδιαγραφών. Αποτέλεσμα της προόδου στην επιστημονική θεωρία αλλά και στην τεχνολογία των Η/Υ υπήρξε η δημιουργία αρκετών εμπορικών λογισμικών ΓΣΠ, με πρώτο αυτό της ESRI η οποία το 1982 παρουσίασε την έκδοση του λογισμικού ArcINFO, σχεδιασμένο για μίνι υπολογιστές. Αργότερα δημιουργήθηκαν τα λογισμικά INFOMAP και Carris βασισμένα και αυτά στην τοπολογία. Προς τα τέλη της δεκαετίας του 80 άρχισαν δειλά-δειλά να εμφανίζονται εφαρμογές των ΓΣΠ βασισμένες σε μικροϋπολογιστές και στο λειτουργικό σύστημα της Microsoft. Επιπρόσθετα, δημιουργήθηκε το λογισμικό της Intergraph MGE το οποίο βασίστηκε στο λογισμικό CAD Microstation. Γενικά, μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 90 μπορεί να θεωρηθεί ότι τα ΓΣΠ ωρίμασαν τόσο ως προς την τεχνολογία τους όσο και ως προς τις εφαρμογές τους. Τρίτη Περίοδος 1995 σήμερα: Η περίοδος αυτή μπορεί να χαρακτηριστεί ως η εποχή επικράτησης ή η εποχή των εθνικών υποδομών χωρικών δεδομένων και της ανάπτυξης υπηρεσιών. Η αρχή έγινε το 1994 με την οδηγία του προέδρου των ΗΠΑ Clinton για την ανάγκη θεμελίωσης της εθνικής υποδομής χωρικών δεδομένων (National Spatial Data Infrastructure-NSDI) που ολοκληρώθηκε την ίδια περίοδο με τη δημιουργία της. Ακολούθησαν στη συνέχεια ο Καναδάς, η Ευρωπαϊκή Ένωση και η Αυστραλία. Η Ελλάδα ξεκίνησε την προσπάθεια αυτή μόλις το 2010, αλλά με 8

9 ΕΝΟΤΗΤΑ Α δυναμικό τρόπο. Η υποδομή αυτή ορίζεται ως τεχνολογία, πολιτικές, πρότυπα και ανθρώπινο δυναμικό για την απόκτηση, επεξεργασία, κοινή χρήση, διανομή, και βελτίωση της χρήσης των χωρικών δεδομένων (Clinton, 1994). Επομένως, η χωρική πληροφορία αντιμετωπίζεται όπως και οι άλλες εθνικές υποδομές (π.χ. οι τηλεπικοινωνίες, οι μεταφορές, η ενέργεια κ.λπ.), με αποτέλεσμα η ανάγκη χρήσης και εφαρμογής των ΓΣΠ να αυξάνεται γεωμετρικά. Σημαντικό ρόλο στην επικράτηση των ΓΣΠ έπαιξε και η ραγδαία εξάπλωση του διαδικτύου μέσω του οποίου η αναγκαιότητα της ύπαρξης υποδομής χωρικών δεδομένων μετατράπηκε σε πραγματικότητα. Έτσι η δυνατότητα χρήσης ενός φυλλομετρητή διαδικτύου (π.χ. ΙΕ, FireFox, Opera κ.λπ.) για την αναζήτηση χωρικών πληροφοριών και την εμφάνιση των αποτελεσμάτων στον υπολογιστή, χωρίς την ύπαρξη πανάκριβων μηχανημάτων και λογισμικού και χωρίς πολλές γνώσεις ΓΣΠ, οδήγησε στη χρήση των ΓΣΠ έμμεσα ή άμεσα από εκατομμύρια χρήστες σε όλο τον κόσμο. Αυτό με την σειρά του έδωσε ώθηση στην παροχή υπηρεσιών ΓΣΠ τόσο από το δημόσιο όσο και από τον ιδιωτικό τομέα. Επιπρόσθετα η χαρτογραφία στο διαδίκτυο (WEB Mapping) την τελευταία δεκαετία έχει επίσης αρχίσει να αναπτύσσεται ραγδαία. Σε αυτό βοηθάει η συνεχώς αυξανόμενη χρήση του Google Earth και του Virtual Earth από εκατομμύρια απλούς χρήστες του WEB, αρκετοί από τους οποίους δεν έχουν καμία σχέση με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών. Βέβαια, μέχρι στιγμής οι περισσότερες εφαρμογές είναι εφαρμογές δημιουργίας χαρτών και εμφάνισης χωρικών δεδομένων Το Μέλλον Η σύντομη αυτή ανασκόπηση δείχνει ότι, σε διάστημα ολίγων σχετικά χρόνων, τα ΓΣΠ έχουν εξελιχθεί σε μια ολόκληρη επιστήμη, αυτή των Γεωγραφικών Συστημάτων (Geographic Information Science). Επιπλέον, σε διοικητικό επίπεδο η αποδοχή της ανάγκης ύπαρξης υποδομής χωρικών δεδομένων παρέχει το αναγκαίο υπόβαθρο για άλματα στη χρήση των γεωπληροφοριών, ενώ σε επίπεδο τεχνολογίας η ανάπτυξη της διαδικτυακής χαρτογραφίας έχει πραγματικά απογειωθεί. Με βάση τα παραπάνω, θεωρούμε ότι τα επόμενα 5 με 10 χρόνια θα παρέχονται μέσω διαδικτύου ολοκληρωμένες Γεωυπηρεσίες τόσο επεξεργασίας χωρικών 9

10 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ δεδομένων όσο και χωρικής ανάλυσης (Geoservices). Πιστεύουμε, δηλαδή ότι υπάρχει μια σαφής τάση μετακίνησης από το WEB στο GEOWEB, με τον ίδιο τρόπο που τα παραδοσιακά πληροφοριακά συστήματα μεταλλάσσονται σε Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών. Για την επιστήμη των ΓΣΠ αλλά και τη βιομηχανία παραγωγής εμπορικών λογισμικών και λογισμικών ανοικτού κώδικα, το GEOWEB θα επιτρέπει την εκτεταμένη κοινή χρήση χαρτών και χωρικών δεδομένων, αλλά και την ανοικτή πρόσβαση σε εφαρμογές ΓΣΠ για όλους. Επιστήμη και κοινωνία οδηγούνται σε μια νέα θεώρηση και αρχιτεκτονική για τα ΓΣΠ. Η αλλαγή αυτή υποβοηθείται σε μεγάλο βαθμό από τη συνεχή βελτίωση και το αυξανόμενο περιεχόμενο των υπηρεσιών εντοπισμού (location based services) καθώς και την εύκολη αναζήτηση, ανακάλυψη και αυτοματοποίηση αυτών των υπηρεσιών. Ήδη η Google και η Microsoft προσφέρουν σε εκατομμύρια χρήστες εμφάνιση χαρτών σε δύο και τρεις διαστάσεις καθώς και θέση και πληροφορίες για ένα εξαιρετικά μεγάλο αριθμό υπηρεσιών (π.χ. τράπεζες, πρατήρια βενζίνης, κτήρια, μουσεία κ.λπ), μια πρακτική που σύντομα θα επεκταθεί ακόμα περισσότερο. Η χρήση των υπηρεσιών αυτών από μη χρήστες των ΓΣΠ, οδήγησε αφενός μεν στην εύκολη πρόσβαση στο προγραμματιστικό περιβάλλον διασύνδεσης με το Google Earth (GOOGLE API), και αφετέρου στην υιοθέτηση της δομής των αρχείων του Google, KML από το Open Geospatial Consortium (OGC). Ως αποτέλεσμα, κάθε χρήστης του διαδικτύου πολύ εύκολα μπορεί να δημοσιεύσει ένα ή περισσότερα γεωγραφικά επίπεδα που διαθέτει, χωρίς την ενδιάμεση παρεμβολή των γκουρού του προγραμματισμού. Τέλος, κλειδί για την καθιέρωση των ΓΣΠ ως υποδομή και παρόχων υπηρεσίων υπήρξε η διαλειτουργικότητα (interoperability) μεταξύ των διαφόρων συστημάτων ΓΣΠ. Ο όρος διαλειτουργικότητα στα ΓΣΠ, αναφέρεται στη δυνατότητα μεταξύ δύο ή περισσοτέρων Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών να επικοινωνούν μεταξύ τους απρόσκοπτα, χωρίς ενδιάμεσες και πολύπλοκες μετατροπές, τόσο σε επίπεδο χωρικών εννοιών, όσο και σε επίπεδο διαδικασιών και χωρικών δεδομένων. Σήμερα υπάρχουν διεθνείς οργανισμοί όπως το OGC, ISO, W3C κ.λπ, οι οποίοι ασχολούνται με τη δημιουργία προτύπων και προδιαγραφών που επιτρέπουν την 10

11 ΕΝΟΤΗΤΑ Α επικοινωνία μεταξύ των διαφόρων ΓΣΠ και τα οποία εφαρμόζονται υποχρεωτικά σε αρκετές χώρες του κόσμου. 1.2 Ιδιαιτερότητα των χωρικών δεδομένων Γιατί είναι ιδιαίτερα (why is spatial special) Άτομα που έρχονται για πρώτη φορά σε επαφή με τα ΓΣΠ τις περισσότερες φορές διερωτώνται γιατί η Γεωγραφία (όχι βέβαια αυτή που ασχολείται με τις πρωτεύουσες ή τις λίμνες και τα ποτάμια) είναι τόσο σπουδαία ή κυρίως γιατί ο χώρος μετράει; (why is spatial special?) Μέρος της απάντησης πρέπει να είναι αυτονόητο, αφού πρακτικά όλες οι ανθρώπινες δραστηριότητες και αποφάσεις εμπεριέχουν μια γεωγραφική διάσταση η οποία από τη φύση της είναι εξαιρετικά σημαντική. Ένας δεύτερος λόγος αφορά στην αντιμετώπιση των γεωγραφικών δεδομένων και κάποιες δύσκολες επιλογές οι οποίες ουσιαστικά είναι από τη φύση τους μοναδικές ή διαθέτουν μια έμφυτη ιδιαιτερότητα. Τέλος οι Longley et. Al.(2003) αναφέρουν μια σειρά τεχνικών λόγων που τα γεωγραφικά δεδομένα είναι εξειδικευμένα και χρήζουν ιδιαίτερης αντιμετώπισης όπως: Ένα σημαντικό πλεονέκτημα το οποίο κάνει ένα ΓΣΠ να διαφέρει από ένα σύστημα CAD, είναι η σύνδεση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών με τα περιγραφικά χαρακτηριστικά. Έτσι εάν επιλέξετε ένα νομό της Ελλάδας από το επίπεδο των Νομών που έχετε στην οθόνη σας(χωρική επιλογή), τότε εμφανίζεται όλη η πληροφορία που αποθηκεύεται στον πίνακα των περιγραφικών χαρακτηριστικών του. Επίσης εάν επιλέξετε μία εγγραφή από τον 11

12 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ πίνακα των περιγραφικών χαρακτηριστικών, τότε βλέπετε επιλεγμένο το αντίστοιχο χαρακτηριστικό στον χάρτη σας. Είναι πολλαπλών διαστάσεων, γιατί για να οριστεί ακόμη και μια απλή θέση απαιτούνται κατ ελάχιστο δύο διαστάσεις, ενώ πολύ συχνά γίνεται χρήση τριών ή τεσσάρων διαστάσεων αν συμπεριληφθεί και ο χρόνος. Έχουν Μεγάλο όγκο, αφού μια βάση γεωγραφικών δεδομένων είναι συνήθως της τάξης πολλών gigabytes έως terabytes. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα χωρικά δεδομένα καταλαμβάνουν μεγάλο χώρο, αφού αποθηκεύονται με πολύπλοκη δομή, ενώ επιπλέον αυτόματα αποθηκεύονται πληροφορίες όπως: συντεταγμένες, εμβαδόν, περίμετρος, μήκη γραμμών, τοπολογικές θέσεις κ.λπ. Προβάλλονται σε επίπεδη επιφάνεια, παρόλο ότι αφορούν στο σφαιροειδές της γης και επομένως απαιτούν χαρτογραφική απόδοση. Συνεπώς, η παρουσίαση των αποτελεσμάτων μιας ανάλυσης χωρικών δεδομένων με μορφή χαρτών είναι πρακτικά επιβεβλημένη. Αντίθετα, η παρουσίαση των αποτελεσμάτων μιας μελέτης με μη χωρικά δεδομένα, ορισμένες γραφικές παραστάσεις (ραβδογράμματα, πίτες κλπ.) συνήθως καλύπτει τις ανάγκες. Απαιτούν εξειδικευμένες μεθόδους για την ανάλυσή τους. Ο τρόπος σύνδεσης των διαφόρων πινάκων που απαρτίζουν τις βάσεις των γεωγραφικών δεδομένων, που είναι απαραίτητος σε μια ανάλυση και που αποτελεί και το πλεονέκτημά τους, μπορεί να γίνει τόσο με την ύπαρξη του ίδιου πεδίου και στους δύο πίνακες (κοινό πεδίο), όπως στις μη χωρικές βάσεις, όσο και με τη γεωμετρική θέση των οντοτήτων χωρίς την ύπαρξη κοινού πεδίου (χωρική σύνδεση). Χαρακτηριστική είναι η επικάλυψη επιπέδων οντοτήτων όπου προκύπτουν νέες οντότητες οι οποίες έχουν όλες τις ιδιότητες των αρχικών οντοτήτων. Για παράδειγμα, το αποτέλεσμα της γεωγραφικής επίθεσης οικοδομικών τετραγώνων με χρήσεις γης δεν είναι ούτε οικοδομικά τετράγωνα ούτε πολύγωνα χρήσεων γης: είναι κάτι και από τα δύο και ταυτόχρονα και τα δύο μαζί. Απαιτούν χρονοβόρες διαδικασίες, επειδή πρέπει να ενσωματώσουν και να αναλύσουν πολλά και διαφορετικά είδη δεδομένων. Για παράδειγμα, τα χωρικά δεδομένα συσχετίζονται - αλληλοεπηρεάζονται σε πολύ μεγάλο 12

13 ΕΝΟΤΗΤΑ Α βαθμό με τα περιγραφικά δεδομένα. Έτσι, αν μεταβληθεί μια γραμμή ιδιοκτησίας σε κάποιο κτηματολογικό διάγραμμα, επηρεάζονται και οντότητες πέραν της γραμμής. Επίσης, αν αλλάξει το υψόμετρο ενός φατνίου σε ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους, μπορεί να μεταβληθεί η ροή ενός υδατορέμματος. Η αναζήτηση και η επιλογή χαρακτηριστικών σε μια βάση χωρικών δεδομένων είναι επίσης χρονοβόρα. Για παράδειγμα, σε ένα σύστημα μη χωρικών δεδομένων η αναζήτηση και η επιλογή κάποιων εγγραφών γίνεται μόνο με ερωτήματα SQL στα περιεχόμενα ενός πίνακα. Όμως στις χωρικές βάσεις η επιλογή εγγραφών γίνεται είτε γραφικά από την οθόνη είτε με γεωμετρικές αναζητήσεις, πράγμα που δεν είναι δυνατόν να γίνει στις βάσεις που προαναφέρθηκαν. Για παράδειγμα, η αναζήτηση Να βρεθούν οι πελάτες μιας τράπεζας που διαμένουν σε απόσταση 1500 μ. από το υποκατάστημα Αμπελοκήπων, είναι αδύνατον να γίνει σε ένα μη χωρικό σύστημα βάσεων δεδομένων. Επίσης διάφορες ερωτήσεις του τύπου ποιους Οργανισμούς Τοπικής Αυτοδιοίκησης τέμνει ο ποταμός Ευρώτας (Τομή ευθείας με πολύγωνο) ή ποιες γεωτρήσεις πέφτουν εξ ολοκλήρου μέσα στον Νομό Ηλείας (Σημεία εντός πολυγώνου) Τέλος, και η διαδικασία επεξεργασίας των χωρικών δεδομένων είναι πραγματικά χρονοβόρα, αφού οι γεωμετρικές πράξεις που απαιτούνται στα χωρικά δεδομένα είναι πολύπλοκες, σε αντίθεση, για παράδειγμα, με τα περιγραφικά δεδομένα όπου αναγκαίες είναι μόνο οι αριθμητικές πράξεις και οι συγκρίσεις. Απαιτούν πολύπλοκη και πολυέξοδη διαδικασία συλλογής, ενημέρωσης και διαχείρισής τους. Τα χωρικά δεδομένα δημιουργούνται πολύ δύσκολα και έχουν υψηλό κόστος παραγωγής και δυσκολίες διαχείρισης. Για παράδειγμα, για τη δημιουργία μιας ολοκληρωμένης εφαρμογής ΓΣΠ το κόστος των δεδομένων ανέρχεται σε ένα ποσοστό 60-70% του προϋπολογισμού του έργου. Είναι αναγκαία, αφού η παρακολούθηση και μελέτη των διαφόρων φυσικών φαινομένων που μεταβάλλονται στο χώρο, όπως υψόμετρο, 13

14 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ πίεση, θερμοκρασία κ.λπ είναι αδύνατη χωρίς την ύπαρξη χωρικών δεδομένων. Συμπερασματικά, τα χωρικά δεδομένα διαφέρουν από τα κλασικά μη χωρικά δεδομένα με μια σειρά από λόγους, οι οποίοι, όμως, συμπυκνώνονται στο γεγονός ότι όλοι ενσωματώνουν την έννοια του χώρου. Επιπλέον τα χωρικά δεδομένα (spatial data) θα πρέπει να διαφοροποιηθούν από τα περιγραφικά δεδομένα (attributes), τα οποία συνυπάρχουν σε ένα φυσικό αντικείμενο ή φαινόμενο που συμβαίνει στην επιφάνεια της Γης. Πιο συγκεκριμένα, τα χωρικά δεδομένα προσδιορίζουν τις γεωμετρικές ιδιότητές του (ακριβής θέση, διαστάσεις, σχήμα) και έχουν άμεση σχέση με τον εντοπισμό του (συντεταγμένες) που παίρνουν τη μορφή: προβολικών συντεταγμένων x, y γεωγραφικών συντεταγμένων φ, λ. Αντίθετα, τα περιγραφικά δεδομένα αναφέρονται σε χαρακτηριστικά ή ιδιότητες που αποδίδονται ή περιγράφουν ένα συγκεκριμένο αντικείμενο ή φαινόμενο, αλλά δεν σχετίζονται άμεσα με τον εντοπισμό του και μπορεί να είναι: ποσοτικά (π.χ. ονόματα, επεξηγήσεις, επιγραφές κ.λπ.) ποιοτικά (π.χ. αριθμοί, μετρήσεις κ.λπ.) Τέλος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο όρος «Γεωγραφικά» στα ΓΣΠ εμπεριέχει δύο έννοιες, αυτήν της γης και αυτήν του γεωγραφικού χώρου. Η έννοια γη υπονοεί ότι όλα τα δεδομένα του συστήματος σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά και τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα στην επιφάνεια της γης, συμπεριλαμβανομένων και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και δημιουργημάτων. Η έννοια γεωγραφικός χώρος δηλώνει ότι η γεωγραφία αποτελεί την κοινή συνιστάμενη των δεδομένων του συστήματος και των προβλημάτων που το σύστημα προσπαθεί να επιλύσει είναι η Γεωγραφία, δηλαδή αφορά συγκεκριμένες θέσεις, χωρικές κατανομές και χωρικές διαδικασίες που σχετίζονται με ένα συγκεκριμένο σύστημα αναφοράς. Επομένως τα χωρικά δεδομένα έχουν δύο πολύ σημαντικές ιδιότητες: Αναφορά στο γεωγραφικό χώρο, η οποία σηματοδοτεί ότι ανήκουν σε ένα αποδεκτό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς που περιγράφει την επιφάνεια της γης 14

15 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Αναπαράσταση της γεωγραφικής κλίμακας, που σημαίνει ότι τα δεδομένα έχουν δημιουργηθεί σε κάποια κλίμακα με αποτέλεσμα να πρέπει να γενικευτούν και να συμβολιστούν κατάλληλα. Κλείνοντας θα πρέπει να τονιστεί ότι η ιδιαιτερότητα των χωρικών δεδομένων, όπως αυτή εκφράζεται από τα χαρακτηριστικά που αναφέρθηκαν παραπάνω, δίνει τη δυνατότητα στα ΓΣΠ να έχουν εφαρμογή σχεδόν σε κάθε περίπτωση όπου υπάρχει ανάγκη διαχείρισης και ανάλυσης χωρικών δεδομένων Είναι λοιπόν η χωρική ιδιότητα των δεδομένων που επιτρέπει στους χρήστες των ΓΣΠ να έχουν γρήγορη και εύκολη πρόσβαση σε μεγάλο όγκο γεωγραφικών δεδομένων, δυνατότητα επεξεργασίας και ανάλυσης των δεδομένων μιας περιοχής, καθώς και χειρισμού των επιμέρους χαρακτηριστικών της. Στον Πίνακα 1.1 παρουσιάζονται μερικά από τα πεδία εφαρμογής των ΓΣΠ. 15

16 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Δασοπονία Γεωλογία Χαρτογραφία Ωκεανογραφία Εξόρυξη ορυκτών Περιβαλλοντικά προγράμματα Διαχείριση υδάτων και αποβλήτων Διαχείριση επικίνδυνων υλικών Φυσικές καταστροφές Κτηματολόγιο Διαχείριση περιουσιακών στοιχείων Ακαδημαϊκή έρευνα Εκπαιδευτικά ιδρύματα Διαφήμιση και προώθηση αγαθών Αρχιτεκτονική Έργα ανάπτυξης Κατασκευαστικά έργα Έργα πολιτικού μηχανικού Δημιουργία δικτύων υπολογιστών Εξυπηρέτηση και σχέσεις πελατών Εγκληματολογική έρευνα Λήψη απόφασης Δημογραφική ανάλυση Γεωπονία Έργα σχεδιασμού Υπηρεσίες χρηματοδοτήσεων Ανταπόκριση σε καταστροφές Υποδομές αντιμετώπισης έκτακτων αναγκών Διαχείριση κινδύνων Επιδημιολογία και υπηρεσίες υγείας Διαχείριση εργοστασιακών εγκαταστάσεων Κυβερνητικές οργανώσεις Τηλεπικοινωνίες Στρατιωτικές επιχειρήσεις Διαχείριση και έλεγχος δικτύων Διαχείριση στόλου οχημάτων Ξενοδοχειακές και τουριστικές επιχειρήσεις Μεταφορές Αεροπλοΐα Δίκτυα μεταφοράς πάσης φύσεως ενέργειας Αστυνόμευση και δημόσια ασφάλεια Κυβερνητικές οργανώσεις Πίνακας 1.1. Πεδία εφαρμογής των ΓΣΠ 16

17 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Μορφές αναπαράστασης Γεωγραφικών Δεδομένων. Όσον αφορά στη χρήση και την εφαρμογή των ΓΣΠ, είναι απαραίτητο να περιγράψουμε την πραγματικότητα ή για την ακρίβεια εκείνο το τμήμα του φυσικού και ανθρωποποίητου κόσμου που μας ενδιαφέρει. Βασική γέφυρα, όμως, ανάμεσα στην πραγματικότητα και την περιγραφή της είναι ο τρόπος που αντιλαμβανόμαστε την πραγματικότητα. Μολονότι υπάρχουν πολλοί και διάφοροι τρόποι για να απεικονίσουμε το χώρο και τις χωρικές ιδιότητες, η βιβλιογραφία έχει δείξει ότι οι αποδοτικότεροι τρόποι για να περιγράψουμε τι συμβαίνει στην επιφάνεια της γης βασίζονται: πρώτον, στην αντίληψη ότι ο χώρος καλύπτεται από διακεκριμένες οντότητες και, δεύτερον, ότι η Σχήμα 1.1: Από την πραγματικότητα στα ΓΣΠ 17

18 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ διαφοροποίηση ενός γεωγραφικού χαρακτηριστικού που μας ενδιαφέρει μεταβάλλεται ομαλά και συνεχώς στο χώρο. Ως αποτέλεσμα, η αντίληψη της πραγματικότητας διαφοροποιείται μεταξύ των δύο αυτών θεωρήσεων (σχήμα 1.1) και επομένως δημιουργούνται τα εξής δύο μοντέλα της πραγματικότητας: Οντότητες (entities): Το πιο γνωστό μοντέλο είναι αυτό που θεωρεί ότι ο γεωγραφικός χώρος αποτελείται από οντότητες οι οποίες περιγράφονται από τα χαρακτηριστικά τους, ορίζονται από τη θέση τους με ένα σύνολο συντεταγμένων και οι χωρικές σχέσεις μεταξύ τους προσδιορίζονται από την τοπολογία τους. Αυτός ο τρόπος μοντελοποίησης της πραγματικότητας θεωρείται ο πλέον κατάλληλος για φαινόμενα που έχουν σαφώς οριζόμενα όρια και, επομένως, ενδείκνυται για ανθρωποποίητα αντικείμενα, όπως κτήρια, δρόμοι και διοικητικές περιφέρειες. Βεβαίως και ορισμένα φυσικά φαινόμενα, όπως ποτάμια, νησιά και δάση, συχνά μοντελοποιούνται ως οντότητες, αφού μπορούν να θεωρηθούν ως διακριτά φαινόμενα. Συνεχή Πεδία (continuous fields): Η προσέγγιση των συνεχών πεδίων είναι κατάλληλη για μοντελοποίηση φαινομένων που θεωρούνται ότι μεταβάλλονται συνεχώς στο χώρο. Με άλλα λόγια, είναι ένα απλούστερο μοντέλο το οποίο απεικονίζει το γεωγραφικό χώρο μέσα από συνεχείς καρτεσιανές συντεταγμένες δύο, τριών ή ακόμα και τεσσάρων (αν συμπεριληφθεί και ο χρόνος) διαστάσεων. Γενικά, ένα δισδιάστατο ή τρισδιάστατο συνεχές πεδίο είναι εκείνο στο οποίο κάθε δοσμένη θέση που ορίζεται από δύο ή τρεις διαστάσεις έχει μια μοναδική τιμή του φαινομένου που απεικονίζει. Το μοντέλο του συνεχούς πεδίου υιοθετείται όταν οι οντότητες που μοντελοποιούνται δεν είναι γνωστές με αρκετές λεπτομέρειες, ώστε να μπορούν να οριοθετούν τα ακριβή όριά της. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν η θερμοκρασία του εδάφους ή του αέρα, το υψόμετρο, η μόλυνση (στον αέρα, τη θάλασσα ή την ξηρά), αλλά και η πυκνότητα ειδών του φυτικού ή ζωικού βασιλείου. Τα θεωρητικά αυτά μοντέλα είναι σημαντικά μόνο όταν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων ή αν συμμετέχουν στη μελέτη επιστημονικών ή άλλων θεμάτων. Για να επιτευχθούν τα παραπάνω, ιδιαίτερα στο πλαίσιο των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, έχουν δημιουργηθεί τα μοντελοποιημένα στοιχεία (Data Models), τα οποία δεν είναι 18

19 ΕΝΟΤΗΤΑ Α τίποτα περισσότερο ή λιγότερο από μια διαδικασία πρακτικής εφαρμογής των θεωρητικών μοντέλων που παρουσιάστηκαν προηγουμένως. Πιο συγκεκριμένα, αποτελούν ένα σύνολο από νοητικά κατασκευάσματα για την περιγραφή και απόδοση επιλεγμένων αντικειμένων ή φαινομένων του πραγματικού κόσμου σ έναν Η/Υ. Με άλλα λόγια καθορίζουν πρακτικά τον τρόπο με τον οποίο επιτυγχάνεται η σύνθεση του χώρου μέσα από την αναγνώριση στοιχείων σε γενικευμένη μορφή. Δημιουργούν, δηλαδή, τα βασικά εργαλεία ή τις θεμελιώδεις οντότητες ώστε τα φαινόμενα, στην πράξη πια, να μπορούν να αναγνωριστούν, τα χαρακτηριστικά τους να μπορούν να μετρηθούν ή να καθοριστούν και οι γεωγραφικές συντεταγμένες τους να μπορούν να καταγραφούν. Στην περίπτωση του μοντέλου των οντοτήτων, οι πιο γενικευμένες μορφές ή οι θεμελιώδεις οντότητες μπορούν να διαφοροποιηθούν σε σημεία, γραμμές και επιφάνειες, οι οποίες στο πλαίσιο των ΓΣΠ είναι γνωστές ως πολύγωνα. Στην περίπτωση του μοντέλου των συνεχών πεδίων, μολονότι η χωρική διαφοροποίηση θεωρείται συνεχής στον δισδιάστατο ή τρισδιάστατο χώρο, εντούτοις, επειδή η παρατηρούμενη μεταβλητότητα είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη για να εκφραστεί μέσα από μια οποιαδήποτε μαθηματική συνάρτηση (π.χ. πολυωνυμική, διαφορική κ.λπ), ο συνεχής γεωγραφικός χώρος κατανέμεται σε ένα διαχειρίσιμο αριθμό διακριτών χωρικών μονάδων, τα φατνία. Σε πολλές, όμως, περιπτώσεις αναπαράστασης του συνεχούς χώρου απαιτείται είτε ένας εξαιρετικά μεγάλος αριθμός παρατηρήσεων είτε επιλογή με μια μεταβλητή πυκνότητα (χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα των μοντέλων εδάφους-dtm) που είναι πρακτικά αδύνατο να επιτευχθεί. Σ αυτήν την περίπτωση επιλέγεται ένας συγκεκριμένος αριθμός παρατηρήσεων που καθορίζονται από τη γεωγραφική τους θέση (συντεταγμένες). Τα σημεία αυτά, όταν ενωθούν, δημιουργούν κορυφές ακανόνιστων τριγώνων, με αποτέλεσμα ο συνεχής γεωγραφικός χώρος να κατανέμεται σε ένα διαχειρίσιμο αριθμό διακριτών χωρικών μονάδων, των ακανόνιστων τριγώνων, που αποτελούν και τις θεμελιώδεις οντότητες Το τελικό στάδιο της διαδικασίας από την πραγματικότητα στα ΓΣΠ είναι ο καθορισμός της δομής των γεωγραφικών δεδομένων που παρέχουν τις πληροφορίες που απαιτεί ο Η/Υ προκειμένου να αναπαραστήσει τα μοντελοποιημένα στοιχεία σε ψηφιακή μορφή. Η αναπαράσταση παίρνει τις εξής βασικές δομές: τη διανυσματική, την ψηφιδωτή και τη δομή TIN. Η διανυσματική 19

20 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ δομή δίνει έμφαση στην ύπαρξη διακριτών οντοτήτων (σημεία, γραμμές, πολύγωνα), οριζόμενες από τα όριά τους και, επομένως, είναι απόρροια των μοντελοποιημένων στοιχείων που βασίζονται στις οντότητες. Η ψηφιδωτή δομή δίνει έμφαση στο περιεχόμενο των ψηφιδωτών θέσεων και εκφράζει την προσέγγιση των συνεχών πεδίων. Βέβαια, τα αποθηκευμένα μοντελοποιημένα στοιχεία δεν περιγράφουν συνεχή χαρακτηριστικά, αλλά ένα σύνολο από τιμές ψηφίδων που μπορούν να θεωρηθούν σαν ένα είδος δειγματοληψίας του συνεχούς πεδίου. Τέλος, υπάρχει η δομή TIN (Triangulated Irregular Nets ) η οποία χρησιμοποιεί διανυσματικά μοντελοποιημένα στοιχεία για να απεικονίσει το συνεχή χώρο. Δηλαδή, συνδυάζει τις οντότητες των ψηφιδωτών θέσεων με τα συνεχή πεδία. Ακολουθεί μια σύντομη παρουσίαση των τρόπων αναπαράστασης των χωρικών δεδομένων Διανυσματική Δομή Στην απεικόνιση χωρικών δεδομένων με τη μέθοδο των οντοτήτων, τα διάφορα αντικείμενα ή φαινόμενα της πραγματικότητας περιγράφονται σύμφωνα με τις στατικές, τις δομικές και τις ιδιότητες της συμπεριφοράς τους (Worboys, 1995). Οι στατικές ιδιότητες περιγράφουν χαρακτηριστικά, όπως όνομα, πληθυσμό που σχετίζονται με μια χωρική οντότητα (μιας πόλης). Οι ιδιότητες συμπεριφοράς αναφέρονται στις μεθόδους διαχείρισης της οντότητας, όπως για παράδειγμα η απεικόνιση (ενός δρόμου) της οντότητας (μιας πόλης) σε μια συγκεκριμένη κλίμακα (πολεοδομικός χάρτης). Οι δομικές ιδιότητες αναφέρονται στις χωρικές ιδιότητες, όπως είναι η θέση ή η επιφάνεια που καταλαμβάνει μια οντότητα στο γεωγραφικό χώρο. Μολονότι και οι τρεις ιδιότητες είναι σημαντικές, για λόγους καθαρά διδακτικούς, η αναφορά στην ενότητα αυτή για την απεικόνιση των διανυσματικών μοντέλων θα εστιαστεί κυρίως στις δομικές ιδιότητες. 20

21 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Με δεδομένο ότι στα διανυσματικά μοντέλα η πραγματικότητα αντιπροσωπεύεται από τα γεωμετρικά στοιχεία (σημεία, γραμμές, πολύγωνα), η μορφή αναπαράστασής της νομοτελειακά αποτελεί στατική απεικόνιση αντικειμένων και φαινομένων με τη χρήση Χ,Υ συντεταγμένων ως εξής: Σημειακές Οντότητες- Σημεία Η απλούστερη μέθοδος απεικόνισης οντοτήτων είναι με τη μορφή σημείου και αφορά στις οντότητες εκείνες που δεν έχουν (στη συγκεκριμένη κλίμακα) καμία διάσταση στο χώρο. Επομένως, απεικονίζονται με τη χρήση ενός ζεύγους Χ,Υ συντεταγμένων (σε σχέση με κάποιο σύστημα αναφοράς). Βέβαια, μπορούν να απεικονιστούν και άλλες ιδιότητες των σημείων που να δηλώνουν τι είδους "σημείο" είναι, όπως και κάθε άλλη πληροφορία που σχετίζεται με αυτό. Ως αποτέλεσμα, ένα σημείο απλώς δηλώνει ότι η χωρική έκταση που καταλαμβάνει είναι η θέση που ορίζεται από το ζευγάρι Χ,Υ συντεταγμένων για τη συγκεκριμένη κλίμακα αναφοράς. Για παράδειγμα, ένα νοσοκομείο μπορεί να απεικονιστεί ως σημείο σε έναν χάρτη 1: αλλά σίγουρα είναι ένα πολύγωνο σε έναν χάρτη 1: Γραμμικές Οντότητες-Γραμμές Στην πιο απλή της μορφή μια γραμμική οντότητα (ένα ευθύγραμμο τμήμα) απεικονίζεται μέσα από την αποθήκευση δύο ζευγαριών συντεταγμένων αυτών των σημείων της αρχής και του τέλους της και μιας ή περισσοτέρων εγγραφών που να το προσδιορίζουν (π.χ. το σύμβολο απεικόνισής του). Αντίστοιχα, στην περίπτωση μιας πολύπλοκης γραμμής η οποία δημιουργεί ένα σύνθετο τόξο ή αλυσίδα γραμμών, η απεικόνιση αναφέρεται σε ένα σύνολο Χ,Υ συντεταγμένων (όσα και τα γραμμικά τμήματα του τόξου). Επιπλέον, η θεμελιώδης οντότητα γραμμή υποδηλώνει ότι ο γεωγραφικός χώρος που καταλαμβάνει απεικονίζεται επαρκώς από ένα σύνολο ζευγών συντεταγμένων Χ,Υ που ορίζουν μια διαδρομή στο χώρο, που όμως έχει μηδενικό πάχος. 21

22 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Δίκτυα: Οι απλές γραμμές και οι αλυσίδες γραμμών, όπως περιγράφηκαν παραπάνω, δεν διαθέτουν χωρικές πληροφορίες, όπως για παράδειγμα τον τρόπο σύνδεσής τους με άλλες γραμμές ή αλυσίδες, μια ιδιότητα ιδιαίτερα σημαντική στην περίπτωση που το ενδιαφέρον εστιάζεται στην ανάλυση του δικτύου ύδρευσης και αποχέτευσης ή στο οδικό δίκτυο μιας περιοχής. Επομένως, για τη σωστή απεικόνιση ενός δικτύου απαιτείται η αποθήκευση και τοπολογικών στοιχείων. Δεδομένου ότι τα δίκτυα αποτελούνται από τόξα που ενώνονται σε κόμβους, η αποθήκευση ενός δικτύου πρέπει να περιέχει τόσο τη θέση (π.χ. τα ζεύγη ΧΥ για την αρχή και το τέλος κάθε τόξου ή τις συντεταγμένες κάθε κόμβου) αλλά και τοπολογικά χαρακτηριστικά (π.χ. την κατεύθυνση του τόξου ή τη γωνία με την οποία ενώνεται με ένα άλλο σε κάθε κόμβο) Επιφανειακές Οντότητες-Πολύγωνα Τα πολύγωνα απεικονίζονται σαν περιοχές που περικλείονται από μια σειρά συνδεδεμένων γραμμών. Ένα πολύγωνο μπορεί επίσης να θεωρηθεί και σαν κλειστή πολυγραμμή, η οποία έχει την ίδια αρχή και τέλος. Κάθε πολύγωνο έχει σχεδόν πάντα ένα ακανόνιστο σχήμα και έχει μόνο μία τιμή- χαρακτηριστικό. Για παράδειγμα, στην περίπτωση χρήσεων γης το χαρακτηριστικό μπορεί να είναι μόνο δάσος, ή μόνο αστική περιοχή. Δεν μπορεί να είναι και τα δύο. Γενικά ένα πολύγωνο εκφράζει την απεικόνιση ενός ομοιογενούς δισδιάστατου τμήματος του γεωγραφικού χώρου, το οποίο ορίζεται από ένα σύνολο Χ,Υ συντεταγμένων του ορίου του. 22

23 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Ψηφιδωτή Δομή Η απλούστερη μορφή απεικόνισης δεδομένων, στο πλαίσιο της ψηφιδωτής δομής, συνίσταται στη σειριακή (μονοδιάστατη) απόδοση των φατνίων. Συγκεκριμένα, κάθε φατνίο προσδιορίζεται από το ζεύγος σειράςστήλης του αντίστοιχου πίνακα και έναν αριθμό που προσδιορίζει το είδος ή την τιμή του χαρακτηριστικού που απεικονίζει. Η προσέγγιση αυτή, δηλαδή, ορίζει ένα κανονικό, αλλά αυθαίρετο σύστημα πολυγώνων για την αποθήκευση γεωγραφικών στοιχείων. Επομένως, και η τεχνική αυτή από τη φύση της σχετίζεται με ένα σύστημα συντεταγμένων, αλλά δεν απαιτεί αναγκαστικά απόλυτη συσχέτιση. Βασικά, το ψηφιδωτό σύστημα χρησιμοποιεί έναν πίνακα i, j, για να εκφράσει / αναπαραστήσει τις χωρικές διαφοροποιήσεις στον Η/Υ. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται πώς ένας πολυγωνικός χάρτης, επικαλυπτόμενος από έναν κάνναβο, μπορεί να αναπαρασταθεί μέσα από τις τιμές των στηλών / σειρών, που ουσιαστικά εκφράζουν τις γεωγραφικές διαφοροποιήσεις. Ανάλογα με την κατηγορία τού υπό αποτύπωση στοιχείου (σημείο, γραμμή, επιφάνεια) διακρίνονται οι ακόλουθες περιπτώσεις: Το σημείο αντιπροσωπεύεται από ένα φατνίο Η γραμμή αντιπροσωπεύεται από μια σειρά διαδοχικών φατνίων 23

24 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Η επιφάνεια αντιπροσωπεύεται από το σύνολο των φατνίων που περιέχονται εντός της ακολουθίας των γραμμών που την ορίζουν. Η συγκεκριμένη, όμως, μορφή παρουσιάζει την εξής αδυναμία: ο δισδιάστατος χώρος εντός του οποίου απεικονίζονται τα στοιχεία αυτά δεν είναι συνεχής, γεγονός που επηρεάζει τόσο την πιστότητα της ψηφιακής καταγραφής και αποτύπωσης όσο και τον υπολογισμό μηκών και επιφανειών, ιδιαίτερα όταν το μέγεθος του φατνίου είναι μεγάλο. Είναι προφανές ότι οι αδυναμίες αυτές θα μπορούσαν να παρακαμφθούν, εάν το μέγεθος του φατνίου μπορούσε να μειωθεί δραστικά. Κάτι τέτοιο, όμως, έχει αρνητική επίπτωση στα μεγέθη των αρχείων, τα οποία δημιουργούνται. Επομένως, είναι προφανές ότι η λύση στο πρόβλημα αυτό αναφέρεται στην επιλογή του βέλτιστου μεγέθους φατνίου και κυρίως στη χρήση σταθερού ή μεταβλητού μεγέθους φατνίου, στη φάση της σχεδίασης της βάσης δεδομένων του συστήματος Δομή TIN Ένα ΤΙΝ είναι ένα αποτελεσματικό και ακριβές μοντέλο αναπαράστασης μιας συνεχούς επιφάνειας (κυρίως επιφανειών εδάφους-dtm) για την οποία απαιτείται ένας εξαιρετικά μεγάλος αριθμός παρατηρήσεων. Αποτελεί βασικά έναν τρόπο αντιμετώπισης συνεχών κατανομών επιφανειών που στηρίζεται στη χωρική παρεμβολή η οποία επιτρέπει τη δημιουργία μιας συνεχούς επιφάνειας από ένα σύνολο διανυσματικών μετρήσεων που αντιστοιχούν σε ένα συγκεκριμένο αριθμό σημείων. Η όλη διαδικασία της δημιουργίας ενός ΤΙΝ αφορά στη δημιουργία του πλέγματος των τριγώνων και στον καθορισμό της συνάρτησης της χωρικής διαφοροποίησης των τιμών. Για τη δημιουργία ενός μοντέλου ΤΙΝ, επομένως, απαιτούνται τα εξής τρία στάδια: Συλλογή-Καθορισμός: Αρχικά γίνεται η συλλογή ή ο καθορισμός των: 24

25 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Σημείων (mass points) τα οποία είναι υψομετρικά σημεία που έχουν καθοριστεί με φωτογραμμετρικές μεθόδους, τοπογραφικά όργανα, ή με μετατροπή δεδομένων και έχουν συντεταγμένες Χ,Υ, Ζ. Γραμμών (break lines) ή ρηγμάτων τα οποία απεικονίζουν περιοχές στις οποίες υπάρχει μια μεγάλη ασυνέχεια στην επιφάνεια του εδάφους. Παράδειγμα αποτελούν τα ρέματα, οι κορυφογραμμές και οι άκρες των κτηρίων κ.λπ. Περιοχών εξαίρεσης ή αποκλεισμού οι οποίες απεικονίζουν περιοχές για τις οποίες δεν θεωρείται σκόπιμο να δημιουργηθούν τρίγωνα, όπως λίμνες πόλεις κ.λπ. Ορίων περιοχής: Τέλος πιθανόν να απαιτείται ο καθορισμός των ορίων μιας περιοχής βάσει συνήθως της ακτογραμμής ενός νησιού ή των ορίων μιας συγκεκριμένης περιοχής (π.χ. περιοχή υπολογισμού όγκων χώματος). Τριγωνοποίηση: Η διαδικασία της «τριγωνοποίησης» σημαίνει ότι όλα τα σημεία ενώνονται μεταξύ τους, αφού μετατραπούν σε ένα σύνολο πλευρών τριγώνων που καλύπτουν ολόκληρη την περιοχή μελέτης. Πιο συγκεκριμένα, κάθε σημείο συνδέεται με όλα τα γειτονικά που είναι πλησιέστερα σε αυτό, με ευθύγραμμα τμήματα που δεν τέμνονται μεταξύ τους. Η σύνδεση αυτή δημιουργεί μια πλειάδα πλευρών τριγώνου διαφορετικού μεγέθους. Κάθε πλευρά τριγώνου θεωρείται ότι έχει ομοιόμορφες χωρικές ιδιότητες, δηλαδή η τιμή του χαρακτηριστικού μεταξύ των δύο κορυφών της πλευράς μεταβάλλεται με έναν καθορισμένο και σταθερό τρόπο. Η διαδικασία αυτή «τριγωνοποίησης» μπορεί να επιτευχθεί με διαφορετικούς τρόπους ανάλογα με το κριτήριο σύνδεσης των σημείων. Από τις μεθόδους αυτές η πλέον γνωστή είναι η μέθοδος Delannay, γνωστή και ως κριτήριο μέγιστη-ελάχιστη γωνία. 25

26 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Χωρική παρεμβολή: Γενικά η χωρική παρεμβολή επιτρέπει τη δημιουργία μιας συνεχούς επιφάνειας από ένα σύνολο μετρήσεων που αντιστοιχούν σε ένα συγκεκριμένο αριθμό σημείων. Ουσιαστικά, βέβαια, η χωρική παρεμβολή αποτελεί διαδικασία εκτίμησης της τιμής ενός χαρακτηριστικού σε σημεία που δεν ανήκουν στο δείγμα, με βάση τις μετρήσεις στα σημεία του δείγματος. Στην περίπτωση του ΤΙΝ μιας επιφάνειας εδάφους κάθε τρίγωνο έχει μια πρόσοψη με μια βαθμωτή μεταβολή κλίσης. Επομένως από τα υψόμετρα των σημείων με x,y συντεταγμένες μπορεί να βρεθεί το ύψος εντός του τριγώνου. Σε ένα ΤΙΝ μια επίπεδη επιφάνεια απαιτεί ένα μικρό αριθμό σημείων για να αναπαρασταθεί ενώ μια ορεινή περιοχή απαιτεί ένα μεγάλο αριθμό σημείων, ιδίως εάν υπάρχουν απότομες αλλαγές στο ανάγλυφο. 26

27 ΕΝΟΤΗΤΑ Α 27

28 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Σύγκριση αναπαραστάσεων χωρικών μοντέλων Διανυσματική (Vector) Ψηφιδωτή (Raster) Τριγωνική (TIN) Εστίαση του μοντέλου Τα διανυσματικά δεδομένα εστιάζουν στη μοντελοποίηση χαρακτηριστικών με ακριβή σχήματα και όρια. Πηγές δεδομένων - Προέλευση Τα διανυσματικά δεδομένα προέρχονται από: GPS, Ερμηνεία αεροφωτογραφιών, ψηφιοποίηση αναλογικού χάρτη, διανυσματοποίηση από ψηφιδωτά δεδομένα, εξαγωγή ισοϋψών από ΤΙΝ, εισαγωγή από CAD αρχεία. Χωρική αποθήκευση Τα σημεία αποθηκεύονται σαν ζεύγη Χ,Υ συντεταγμένων. Οι γραμμές σαν σειρά από συνδεδεμένα σημεία με συντεταγμένες Χ,Υ. Τα πολύγωνα σαν κλειστές πολυγραμμές. Τα ψηφιδωτά δεδομένα εστιάζουν στη μοντελοποίηση συνεχών δεδομένων και εικόνων της γης. Τα ψηφιδωτά δεδομένα προέρχονται από: Αεροφωτογραφίες, Δορυφορικές εικόνες, Μετατροπή από ΤΙΝ, κανναβοποίηση διανυσματικών δεδομένων, σάρωση χαρτών και φωτογραφιών. Σαν ένας πίνακας φατνίων. Αποθηκεύονται οι συντεταγμένες του κάτω αριστερού σημείου του ψηφιδωτού, το μήκος και το πλάτος κάθε φατνίου και το πλήθος των γραμμών και των στηλών του πίνακα. Κάθε φατνίο Τα τριγωνικά δεδομένα εστιάζουν στην αποδοτική αναπαράσταση μιας επιφάνειας ή υψομετρίας ή συγκέντρωσης. Τα τριγωνικά δεδομένα προέρχονται από: Ερμηνεία από αεροφωτογραφίες, Συλλογή από GPS, Εισαγωγή σημείων με υψόμετρο, Μετατροπή από διανύσματα ισοϋψών. Κάθε κόμβος σε μια πλευρά τριγώνου έχει μία Χ,Υ συντεταγμένη. 28

29 ΕΝΟΤΗΤΑ Α Αναπαράσταση χαρακτηριστικών Τα σημεία αναπαριστούν μικρά χαρακτηριστικά. Οι γραμμές αναπαριστούν χαρακτηριστικά με κάποιο μήκος αλλά μικρό πλάτος. Τα πολύγωνα αναπαριστούν χαρακτηριστικά τα οποία απλώνονται σε μια έκταση. Τοπολογικές σχέσεις Γραμμική τοπολογία διατηρεί την πληροφορία για το ποιες γραμμές συνδέονται σε έναν κόμβο. Πολυγωνική τοπολογία διατηρεί την πληροφορία για το ποιο πολύγωνο είναι αριστερά και δεξιά μιας γραμμής. Γεωγραφική ανάλυση Αλληλεπίθεση τοπογραφικών χαρτών, δημιουργία ζωνών αποκλεισμού και επιρροής, απλοποίηση και αλληλεπίθεση πολυγώνων, χωρική και περιγραφική αναζήτηση, γεωκωδικοποίηση διευθύνσεων, ανάλυση δικτύων. Χαρτογραφική παραγωγή Πολύ καλά για χαρτογραφική απόδοση της θέσης και του σχήματος των χαρακτηριστικών. Δεν είναι πολύ καλά για συνεχόμενα φαινόμενα ή χαρακτηριστικά με ακαθόριστα όρια. προσδιορίζεται από έναν αριθμό σειράς και έναν αριθμό κολόνας. Σημειακά χαρακτηριστικά αναπαριστώνται με ένα φατνίο. Γραμμικά χαρακτηριστικά αναπαριστώνται από μια σειρά γειτονικών φατνίων με ίδια τιμή. Πολυγωνικά χαρακτηριστικά αναπαριστώνται από μια περιοχή φατνίων με ίδια τιμή. Τα γειτονικά φατνία προσδιορίζονται γρήγορα αυξάνοντας ή μειώνοντας τις τιμές των γραμμών και των φατνίων. Χωρική σύμπτωση, εγγύτητα, ανάλυση επιφανειών, διάχυση, ελάχιστη διαδρομή. Τα ψηφιδωτά δεδομένα είναι καλύτερα στην παρουσίαση εικόνων και συνεχών χαρακτηριστικών. Δεν είναι κατάλληλα για παρουσίαση γραμμικών και σημειακών χαρακτηριστικών. Οι τιμές των υψομετρικών σημείων προσδιορίζουν το σχήμα της επιφάνειας. Οι γραμμές ορίων, σπασίματα ορίζουν αλλαγές στην επιφάνεια, όπως χαντάκια, ποτάμια, κορυφογραμμές. Περιοχές εξαίρεσης ορίζουν πολύγωνα με το ίδιο υψόμετρο. Κάθε τρίγωνο συνδέεται με τα διπλανά του τρίγωνα. Υπολογισμοί υψομέτρου, κλίσεων εδαφών, προσανατολισμού, δημιουργία διανυσμάτων ισοϋψών, υπολογισμοί όγκων, μηκοτομές, ανάλυση ορατότητας. Είναι κατάλληλα για παρουσίαση επιφανειών σε τρισδιάστατη απεικόνιση. 29

30 ΕΚΔΔΑ Σημειώσεις ΓΣΠ Επιλογή μοντέλου αναπαράστασης ενός φαινομένου Η επιλογή ανάμεσα στα μοντέλα αναπαράστασης αντικειμένων και φαινομένων στο γεωγραφικό χώρο δεν είναι ούτε εύκολη ούτε ακολουθεί κανόνες οι οποίοι μπορούν εύκολα να εφαρμοστούν. Ένας γενικός και πάντως όχι απόλυτος κανόνας είναι ότι οι επιστήμες που εστιάζουν στις χωρικές διαδικασίες του φυσικού περιβάλλοντος συνήθως χρησιμοποιούν το μοντέλο του συνεχούς πεδίου. Αντίθετα οι επιστήμες που λειτουργούν σε ένα διοικητικό πλαίσιο αντιμετωπίζουν το χώρο σαν μια σειρά από διακριτές μονάδες (Burrough and McDonell, 1998), ενώ για την αναπαράσταση επιφανειών εδάφους, γνωστών ως Digital terrain model (DTM ), απαιτείται η χρήση των TIN. Από τα παραπάνω είναι φανερό ότι καθεμία από αυτές τις αναπαραστάσεις έχει την αξία της και ταιριάζει σε συγκεκριμένες κατηγορίες γεωγραφικής ανάλυσης και απόδοσης. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι αυτές οι αντιπροσωπεύσεις χωρικών δεδομένων δεν είναι αποκλειστικές. Οι χωρικές βάσεις δεδομένων, μπορούν να περιέχουν και τις τρεις, έτσι ώστε να χρησιμοποιούνται οι καταλληλότερες. Ένας χάρτης, δηλαδή, μπορεί να εμφανίσει οποιαδήποτε ή όλες αυτές τις χωρικές αναπαραστάσεις δεδομένων. Για παράδειγμα, ψηφιδωτά δεδομένα μπορούν να εμφανίζονται ως υπόβαθρο στα διανυσματικά δεδομένα παρέχοντας ένα φωτορεαλιστικό περιβάλλον στα διανυσματικά επίπεδά τους. Ακόμη τριγωνικά δεδομένα (TIN) μπορούν μερικές φορές να εμφανίζονται ως υπόβαθρο στα διανυσματικά δεδομένα, ώστε να παρέχουν μια απεικόνιση της μορφής της γήινης επιφάνειας. Συνοψίζοντας η επιλογή εξαρτάται και καθοδηγείται από τα διαθέσιμα δεδομένα, από τους αναλυτικούς στόχους και από την προσέγγιση που εφαρμόζεται. Επομένως, επειδή σχεδόν πάντα δεν είναι προφανές ποια αναπαράσταση είναι καλύτερη, είναι αναγκαίο να εξετάζονται μια σειρά από θέματα όπως: Εστίαση στα χαρακτηριστικά ή στη θέση: Όπως ελέχθη, η διανυσματική δομή δίνει έμφαση στην ύπαρξη διακριτών οντοτήτων. Η ψηφιδωτή δομή δίνει έμφαση στο περιεχόμενο των ψηφιδωτών θέσεων και εκφράζει την προσέγγιση των συνεχών πεδίων. Τέλος, η δομή TIN συνδυάζει τις οντότητες των διανυσματικών θέσεων με τα συνεχή πεδία. Επομένως, για τη 30