Μωϋσιάδης Αθανάσιος Τοπογράφος Μηχανικός Τ.Ε., M.Sc.

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΛΑΡΙΣΑΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΚΑΡΔΙΤΣΑΣ ΤΜΗΜΑ ΔΑΣΟΠΟΝΙΑΣ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ & ΒΟΗΘΗΜΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΔΑΣΙΚΟΥ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟΥ Μωϋσιάδης Αθανάσιος Τοπογράφος Μηχανικός Τ.Ε., M.Sc. ΚΑΡΔΙΤΣΑ 2010

2 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΟΡΙΣΜΟΣ ΔΑΣΙΚΟ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΤΗΜΑΤΟΓΡΑΦΗΣΗΣ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ KAI ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΡΟΦΙΩΝ ΓΕΩΑΝΑΦΟΡΑ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΓΣΠ ΤΑ ΓΣΠ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ CAD ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΦΩΤΟΕΡΜΗΝΕΙΑΣ - ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΕΡΟΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΣΤΕΡΕΟΣΚΟΠΙΑ ΟΡΙΣΜΟΣ ΦΩΤΟΕΡΜΗΝΕΙΑΣ ΦΩΤΟΕΡΜΗΝΕΥΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΣΥΜΒΟΛΗ ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑΣ ΣΤΟ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΟΡΙΣΜΟΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΟΡΘΟΦΩΤΟΧΑΡΤΩΝ ΙΔΙΟΜΟΡΦΙΕΣ ΔΑΣΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΔΑΣΩΝ ΚΑΙ ΔΑΣΙΚΩΝ ΕΚΤΑΣΕΩΝ Ο ΝΟΜΟΣ 998/1979/ΑΡΘΡΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΝΟΜΙΚΗ ΚΑΤΟΧΥΡΩΣΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΝΟΜΙΚΗ ΚΑΤΟΧΥΡΩΣΗ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗΣ ΔΑΣΙΚΩΝ ΧΑΡΤΩΝ ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΚΑ ΥΠΟΒΑΘΡΑ ΔΑΣΙΚΩΝ ΧΑΡΤΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗΣ ΔΑΣΙΚΩΝ ΧΑΡΤΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΔΑΣΙΚΩΝ ΧΑΡΤΩΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗΣ ΔΑΣΙΚΟΥ ΧΑΡΤΗ ΕΛΕΓΧΟΣ ΘΕΩΡΗΣΗ, ΑΝΑΡΤΗΣΗ ΚΑΙ ΚΥΡΩΣΗ ΔΑΣΙΚΟΥ ΧΑΡΤΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 1

3 2. ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ KAI ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ 2.1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΙΑΣ Προτού γίνει παρουσίαση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και της συνεισφοράς τους στο Δασικό Κτηματολόγιο κρίνεται αναγκαίο να γίνει μια εισαγωγή στην Χαρτογραφία επειδή η εξέλιξη της επηρεάζει την εξέλιξη του Κτηματολογίου, τουλάχιστον όσον αφορά το τεχνικό μέρος (κτηματικοί χάρτες) και στην καταμέτρηση των αλλαγών στη χρήση γης. Σχήμα 2.1: Χάρτες από τον Ερατοσθένη ( π.χ.) Η Γη μπορεί να μοιάζει ότι είναι στρογγυλή όταν την κοιτά κανείς από το διάστημα, αλλά στην πραγματικότητα ο πλανήτης μας είναι ένα όχι τελείως ομοιόμορφο σφαιροειδές. Υπάρχουν εξάρσεις και βαθουλώματα που την κάνουν χωρίς μεγάλη σχηματική ακρίβεια. Επιστημονικά το σχήμα αυτό λέγεται Γεωειδές. Σχήμα 2.2: Φυσική Γήινη Επιφάνεια Γεωειδές ΕΕΠ Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 9

4 Επειδή η επιφάνεια αυτή δεν είναι μαθηματική και ούτε προφέρει μεγαλη σχηματική ακρίβεια προτιμούμε να την περιγράψουμε με το ελλειψοειδές εκ περιστροφής (ΕΕΠ), που είναι ένα πεπλατυσμένο σφαιροειδές, μία σφαίρα που είναι πιεσμένη στους πόλους και φουσκωμένη στον ισημερινό. Σχήμα 2.3: Διαφορά Σφαίρας με Ελλειψοειδές Εκ Περιστροφής ΕΕΠ. Ένα σημείο πάνω στο ελλειψοειδές μπορεί να ορισθεί από τις γεωγραφικές συντεταγμένες του, γνωστές ως γεωγραφικό μήκος (λ) γεωγραφικό πλάτος (φ) τα οποία μετρώνται σε μοίρες το υψόμετρο h Σχήμα 2.4: Γεωγραφικό σύστημα αναφοράς Για να μπορούμε να απεικονίσουμε ένα τμήμα της γης σε ένα κομμάτι χαρτί, δηλαδή για να κατασκευάσουμε ένα χάρτη, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα σύστημα που να επιτρέπει την απεικόνιση του ελλειψοειδούς σε ένα επίπεδο. Αυτό καλείται Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 10

5 προβολικό σύστημα. Οποιαδήποτε λύση και αν δοθεί, θα καταλήξει στην παραμόρφωση των σχημάτων στο ελλειψοειδές, αφού αυτό είναι μια μη αναπτυκτή επιφάνεια (Illife, 2002). Για να ορισθεί και να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά ένα προβολικό σύστημα χρειάζονται μαθηματικές σχέσεις που να συνδέουν αμφιμονοσήμαντα τις θέσεις σημείων στο ελλειψοειδές με αυτές που τους αντιστοιχούν στο επίπεδο. μαθηματικές σχέσεις που να παρέχουν τον βαθμό παραμόρφωσης των μεγεθών επί του ελλειψοειδούς. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της χαρτογραφικής προβολής. Μια ισαπέχουσα προβολή διατηρεί ανέπαφες τις διαστάσεις, και πιο συγκεκριμένα τις αποστάσεις από κάποια σημεία. Μια σύμμορφη προβολή διατηρεί την μορφή (τις γωνίες) των σχημάτων. Μια ισοδύναμη προβολή διατηρεί το εμβαδό των σχημάτων. Αναλόγως του είδους της επιφάνειας που χρησιμοποιείται, μια προβολή μπορεί να χαρακτηρισθεί ως αζιμουθιακή κωνική κυλινδρική Σχήμα 2.5: Χαρτογραφικές προβολές Ανάλογα με τη θέση της επιφάνειας προβολής διαιρούνται σε κατακόρυφες ή πολικές προβολές ισημερινές ή εγκάρσιες προβολές πλάγιες προβολές Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 11

6 Σχήμα 2.6: Χαρτογραφικές προβολές ανάλογα με τη θέση της επιφάνειας προβολής και αντίστοιχα αναπτύγματα. Μια από τις προβολές που υπάρχουν είναι και η Εγκάρσια Μερκατορική προβολή η οποία λέγεται και Παγκόσμια Εγκάρσια Μερκατορική ή Σύστημα U.T.M. Η προβολή αυτή προκύπτει αν φανταστούμε ότι, ο κύλινδρος εφάπτεται στη σφαίρα κατά μήκος ενός ζεύγους μεσημβρινών, και ο άξονας του είναι κάθετος προς τον άξονα της σφαίρας. Το κέντρο της προβολής συμπίπτει με το κέντρο της σφαίρας. Σχήμα 2.7: Η εγκάρσια Μερκατορική προβολή Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 12

7 Το Γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς είναι εκείνο το σύστημα στο οποίο αναφέρονται οι συντεταγμένες στον χώρο και χρησιμοποιεί μια ορισμένη προβολή και ελλειψοειδές. Το Παγκόσμιο Γεωδαιτικό Σύστημα (World Geodetic System WGS 84) είναι το σύστημα αναφοράς που χρησιμοποιείται παγκόσμια και σ αυτό αναφέρονται οι συντεταγμένες που λαμβάνουμε από τα συστήματα προσδιορισμού θέσης (GPS). Ωστόσο, κάθε χώρα χρησιμοποιεί το δικό της Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς ανάλογα με την προβολή και το ελλειψοειδές που καλύπτει καλλίτερα την κάθε χώρα. Για παράδειγμα: Για την Βρετανία έχουμε το OSGB36 Για την Γαλλία έχουμε το GCS NTF Για την Ελλάδα έχουμε το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς, το Ε.Γ.Σ.Α. 87 με αφετηρία το μετατεθημένο γεώκεντρο, βάθρο Διονύσου και έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Ελλειψοειδές αναφοράς: GRS'80 Εγκάρσια Μερκατορική προβολή Μεγάλος ημιάξονας ελλειψοειδούς a: m Επιπλάτυνση ελλειψοειδούς (1/f): 1/ Συντελεστής κλίμακας: Κο Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 13

8 2.2 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΡΟΦΙΩΝ Από τις αρχές της δεκαετίας του 80, γνώρισαν εξαιρετικά μεγάλη ανάπτυξη τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (ΓΣΠ ή GIS Geographic Information Systems). Υπάρχουν πάρα πολλοί ορισμοί, για το τι είναι ένα ΓΣΠ, ωστόσο προτείνεται ο παρακάτω ορισμός: «Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών είναι μια οργανωμένη συλλογή μηχανικών υπολογιστικών μηχανημάτων (hardware), λογισμικών συστημάτων (software), χωρικών δεδομένων και ανθρώπινου δυναμικού, με σκοπó τη συλλογή, καταχώρηση, ενημέρωση, διαχείριση, ανάλυση και απόδοση, κάθε μορφής πληροφορίας που αφορά στο γεωγραφικό περιβάλλον» (Κουτσόπουλος, 2002). Τα ΓΣΠ έχουν τρία βασικά συστατικά τα οποία βρίσκονται σε συνεχή ισορροπία και αλληλεξάρτηση. Τα τρία αυτά μέρη είναι τα μηχανήματα (hardware), οι αλγόριθμοι (software) και τα διαθέσιμα (resources). Πρέπει να σημειωθεί ότι η καταιγιστική πρόοδος που παρατηρείται κυρίως στα δύο πρώτα συστατικά των ΓΣΠ, καθιστά κάθε συζήτηση για συγκεκριμένα υπολογιστικά συστήματα ή λογισμικά χωρίς νόημα (Longley, 2005). Σχήμα 2.8: Τα μέρη ενός ΓΣΠ Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 14

9 Τα γεωγραφικά αντικείμενα μπορούν να αναπαρασταθούν με ένα ατελείωτο αριθμό σχημάτων. Στην πραγματικότητα όμως αναπαριστώνται, ανάλογα με την κλίμακα σε μία από τις τρεις γεωμετρικές μορφές: Σημείο Γραμμή Πολύγωνο Σχήμα 2.9: Αναπαράσταση γεωγραφικών αντικειμένων ανάλογα με την κλίμακα. Ο τρόπος αναπαράστασης των ψηφιακών γεωγραφικών χαρτογραφικών δεδομένων μπορεί να είναι σε ψηφιδωτή ή διανυσματική μορφή. Τα raster (ψηφιδωτά) δεδομένα είναι σύνολα ψηφιακών ψηφίδων που απεικονίζουν ένα αντικείμενο δηλαδή αντιστοιχούν πάντα σε κουκίδες (pixels) το σύνολο των οποίων αντιστοιχεί σε ένα αντικείμενο, μέρος του ή σύνολο αντικειμένων. Τα vector (διανυσματικά) δεδομένα είναι σημεία, γραμμές, πολύγωνα ή συνδυασμός των παραπάνω που αντιστοιχούν το καθένα σε ένα πραγματικό αντικείμενο. Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 15

10 Σχήμα 2.10: Διανυσματική (αριστερά) και ψηφιδωτή (δεξιά) αναπαράσταση ψηφιακών χαρτογραφικών και γεωγραφικών δεδομένων. (Ordnance Survey-Crown copyright, 2002). Σύμφωνα με τα παραπάνω, αν τα δεδομένα που διαθέτει κάποιος είναι δορυφορικές εικόνες ή αεροφωτογραφίες μετά από σάρωση, δηλαδή η ελάχιστη μονάδα της εικόνας είναι το pixel, τότε μιλάμε για δεδομένα σε ψηφιδωτή μορφή ή μορφή καννάβου. Τα δεδομένα από GPS (σημεία με συντεταγμένες Χ,Υ,Ζ) μπορούν να αναπαρασταθούν σε έναν χάρτη ως σημεία. Όταν ενώσω δύο σημεία έχω γραμμικά μεγέθη, τέλος όταν ενώσω πολλές γραμμές όπου η αρχή και το τέλος συμπίπτουν έχω πολύγωνικά μεγέθη, άρα όλα τα παραπάνω ανήκουν στα διανυσματικά δεδομένα. Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 16

11 Σχήμα 2.11: Προέλευση ψηφιακών χαρτογραφικών και γεωγραφικών δεδομένων. Κατά την διαδικασία της ένωσης γραμμών για την κατασκευή πολυγώνων είναι πολύ συνηθισμένα να προκύψουν λάθη ψηφιοποίησης. Για παράδειγμα ένα πολύγωνο να μην είναι κλειστό ή το όριο να είναι μεγαλύτερο από το κανονικό. Σχήμα 2.12: Λάθη ψηφιοποίησης Αυτά τα λάθη μπορούν να διορθωθούν είτε ένα προς ένα δηλαδή χειροκίνητα, ιδιαίτερα χρονοβόρα διαδικασία, είτε ημιαυτόματα μέσω της τοπολογίας, μέθοδος ιδιαίτερα ακριβής και πολύ λιγότερο χρονοβόρα. Άρα τοπολογία είναι μια μαθηματική διαδικασία που χρησιμοποιείται για να αναπαραστήσει τη σύνδεση, τη συνέχεια και τη γειτνίαση των χαρακτηριστικών στοιχείων ενός ψηφιακού χάρτη. Άρα μέσω της δόμησης και χρήσης και ελέγχου της τοπολογίας, λάθη ψηφιοποίησης που αναφέρθηκαν παραπάνω μπορούν να διορθωθούν (Longley, 2005). Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 17

12 Σχήμα 2.13: Κανόνες τοπολογίας Τα παραπάνω δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ΓΣΠ. Σε ένα ΓΣΠ δεν μελετάς μόνο ένα συγκεκριμένο χάρτη, αλλά κάθε πιθανό χάρτη. Με τα κατάλληλα δεδομένα, μπορείς να δεις πολύ εύκολα και γρήγορα μπροστά στην οθόνη του υπολογιστή σου ότι επιθυμείς και μάλιστα από οποιοδήποτε μέρος του κόσμου. Από τα πολιτικά όρια, τις πόλεις και την πυκνότητα πληθυσμού της γης, μέχρι τις χρήσεις γης, δασικές, χορτολιβαδικές, στοιχεία που περιέχονται σε έναν δασικό χάρτη. Ο παρακάτω χάρτης δείχνει τα όρια των νομών της Πελοποννήσου, πόλεις, ποτάμια, δρόμους, λίμνες και τη θάλασσα. Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 18

13 Σχήμα 2.14: Χωρική πληροφορία σε διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας (layers) Αυτά τα επίπεδα πληροφορίας μπορώ να τα δώ χωριστά και να εμφανίσω εκείνο που μ ενδιαφέρει ή να διαγράψω εκείνο που δεν χρειάζομαι. Σχήμα 2.15: Επίπεδα πληροφορίας (layers) Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 19

14 Σύνδεση χαρακτηριστικών με πληροφορίες Ένα χαρακτηριστικό (επίπεδο πληροφορίας) δεν έχει μόνο το σχήμα και την γεωγραφική του τοποθεσία αλλά και ένα πλήθος άλλων χαρακτηριστικών (περιγραφικά) τα οποία δεν έχουν σχέση με την γεωμετρία του συγκεκριμένου χαρακτηριστικού. Για παράδειγμα τα περιγραφικά χαρακτηριστικά ενός επιπέδου που περιέχει πολύγωνα των νομών, μπορεί να είναι ο πληθυσμός, το όνομα της έδρας του νομού, το ποσοστό ανεργίας κλπ. Όλα τα περιγραφικά χαρακτηριστικά ενός επιπέδου αποθηκεύονται σε ένα πίνακα. Ο παρακάτω πίνακας έχει μία εγγραφή (γραμμή) για κάθε χαρακτηριστικό και κάθε εγγραφή αποτελείται από πεδία (στήλες) όπου αποθηκεύονται οι πληροφορίες των περιγραφικών χαρακτηριστικών. Σχήμα 2.16: Πίνακας περιγραφικών χαρακτηριστικών Η ζωντανή σύνδεση των γεωμετρικών και των περιγραφικών δεδομένων Σχήμα 2.17: Σύνδεση χωρικής και περιγραφικής πληροφορίας Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 20

15 δίνει την δυνατότητα να κάνετε ερωτήσεις στα περιγραφικά δεδομένα και να εμφανίσετε τις απαντήσεις στην οθόνη. Παρακάτω βλέπουμε κάποιες ερωτήσεις με το αντίστοιχο αποτέλεσμα στην οθόνη του υπολογιστή. Σχήμα 2.18: Νομοί με πληθυσμό άνω των Πόλεις του Νομού Αχαΐας κατοίκων Επίσης από τα περιγραφικά χαρακτηριστικά μπορείτε να δημιουργήσετε θεματικούς χάρτες με διαφορετικά χρώματα και σύμβολα ανάλογα με την τιμή ενός περιγραφικού χαρακτηριστικού. Εκτός από τις ερωτήσεις που μπορείτε να κάνετε στον πίνακα των περιγραφικών χαρακτηριστικών, μπορείτε να κάνετε ερωτήσεις για τις χωρικές σχέσεις μεταξύ των χαρακτηριστικών. Δηλαδή ποιο χαρακτηριστικό είναι πιο κοντά σε ένα άλλο, πιο τέμνει ένα άλλο, ή ποιο χαρακτηριστικό περιέχει άλλα χαρακτηριστικά. Μερικά παραδείγματα μπορεί να είναι: Βρες μου όλες τις χορτολιβαδικές εκτάσεις που εμπεριέχονται σε έναν νομό. Πόσα είναι τα άλση-πάρκα εντός σχεδίου πόλεως Βρες μου τις δασικές εκτάσεις που είναι μεγαλύτερες από τ.μ. Χωρική Ανάλυση Η Χωρική Ανάλυση θεωρείται κατά πολλούς η καρδιά κάθε ΓΣΠ, αφού περιλαμβάνει όλες τις επεξεργασίες και τις μεθόδους που εφαρμόζονται στα γεωγραφικά δεδομένα (επίπεδα πληροφορίας ή layers) ώστε να δημιουργούν πληροφορίες που υποστηρίζουν χωρικές αποφάσεις, ανακαλύπτοντας δομές και διαδικασίες που δεν ήταν εκ των προτέρων αντιληπτές. Με λίγα λόγια η Χωρική Ανάλυση είναι η διαδικασία μετατροπής άμορφων δεδομένων σε πολύτιμες πληροφορίες. Παρακάτω δίδονται μερικές διαδικασίες χωρικής ανάλυσης οι οποίες εκτελούνται σε δύο ή περισσότερα layers και έχει ως αποτέλεσμα την δημιουργία ενός νέου layer που δίνει πληροφορία ανάλογα με τον σκοπό της ανάλυσης. Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 21

16 Αποκοπή (clip) Αφαίρεση (Erase) Διαμελισμός (Split) Ανάλυση Εγγύτητας (Buffer) Ένωση (Union) Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 22

17 Ταυτότητα (Identity) Τομή (Intersect) 2.3 ΓΕΩΑΝΑΦΟΡΑ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Προτού ανόμοια γεωγραφικά δεδομένα (επίπεδα πληροφορίας ή layers), δορυφορικές εικόνες, χάρτες χρησιμοποιηθούν σε ένα GIS, θα πρέπει να αναφερθούν σε ένα κοινό σύστημα συντεταγμένων. Υπάρχουν πολλά συστήματα γεωαναφορών που περιγράφουν τον πραγματικό κόσμο με διαφορετικούς τρόπους και με διαφορετική ακρίβεια. Ως γεωαναφορά (georegistration) ορίζεται η τοποθέτηση των αντικειμένων στον δισδιάστατο ή τρισδιάστατο χώρο. Οι μετασχηματισμοί συχνά χρησιμοποιούνται για να διαφοροποιούν (shift) τα δεδομένα μέσα στο ίδιο προβολικό σύστημα, όπως μετατρέποντας τις μονάδες μέτρησης από πόδια σε μέτρα ή μετατοπίζοντας μόνο το σημείο αρχής από ένα σημείο Χο, Υο σε ένα άλλο Χο, Υο. Οι συναρτήσεις μετασχηματισμού βασίζονται στη σύγκριση των συντεταγμένων των αρχικών και των τελικών σημείων, τα οποία καλούνται και σημεία ελέγχου (Control points). Η όλη διαδικασία στηρίζεται στους συνδέσμους τοποθέτησης τους οποίους μπορείτε να δημιουργήσετε διαδραστικά, συνδέοντας τα αρχικά σημεία με τα Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 23

18 αντίστοιχα τελικά με το ποντίκι του υπολογιστή σας ή φορτώνοντας ένα αρχείο συνδέσμων ή ορθότερα ένα αρχείο σημείων ελέγχου. Σχήμα 2.19: Κοινά σημεία για την γεωαναφορά Συνήθως τα διάφορα λογισμικά ΓΣΠ υποστηρίζουν τρεις τύπους μετασχηματισμού: Αφινικό (Affine), Ομοιότητας (Similarity) και προβολικό ( Projective). Αφινικός Μετασχηματισμός Ο μετασχηματισμός αυτός είναι απλούστερος του προβολικού μετασχηματισμού που περιγράφεται παρακάτω και διαφέρει στο ότι η κλίμακα είναι σταθερή σε κάθε άξονα. Μπορεί να αλλάξει την κλίμακα των δεδομένων, να τα στρεβλώσει, να τα περιστρέψει και να τα μεταφέρει. Παρακάτω φαίνονται σχηματικά οι μετασχηματισμοί αυτοί. Οι μετασχηματισμοί αυτοί δίνονται από τις εξισώσεις: x = Ax + By + C y = Dx + Ey + F Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 24

19 όπου x και y οι συντεταγμένες του αρχικού επιπέδου και x και y οι μετασχηματισμένες συντεταγμένες. A, B, C, D, E και F είναι συντελεστές που προσδιορίζονται από την σύγκριση της θέσης των αρχικών και των τελικών σημείων ελέγχου. Οι συντελεστές αυτοί αλλάζουν την κλίμακα, στρεβλώνουν, στρέφουν και μεταφέρουν τις συντεταγμένες του επιπέδου. Απαιτεί τουλάχιστον 3 σημεία ελέγχου. Μετασχηματισμός Ομοιότητας Ο μετασχηματισμός αυτός είναι η απλούστερη περίπτωση και διαφέρει από τον αφινικό, στο ότι προϋποθέτει την ίδια κλίμακα σε όλη την περιοχή. Περιλαμβάνει την μεταφορά, στροφή και τη διόρθωση της κλίμακας των δεδομένων και διατηρεί την σχέση Χ/Υ των χαρακτηριστικών που μετασχηματίζονται. Ο ελάχιστος αριθμός σημείων ελέγχου που απαιτούνται είναι 2. Η συνάρτηση του μετασχηματισμού ομοιότητας δίνεται από την εξίσωση: x = Ax + By + Cy = -Bx + Ay + F όπου A = s cos t B = s sin t C = μετάφραση στον άξονα των Χ F = μετάφραση στον άξονα των Υ και s = αλλαγή κλίμακας (ίδια στο x και y) t = γωνία στροφής, μετρούμενη με τους δείκτες ρολογιού από τον άξονα των x Προβολικός Μετασχηματισμός Ο μετασχηματισμός αυτός βασίζεται σε μια πιο σύνθετη φόρμουλα υπολογισμού και απαιτεί το λιγότερο 4 σημεία ελέγχου. x = (Ax + By + C) / (Gx + Hy + 1) y = (Dx + Ey + F) / (Gx + Hy + 1) Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για μετατροπή δεδομένων τα οποία συλλέγονται απευθείας από αεροφωτογραφίες. Περιλαμβάνει διορθώσεις με μεταφορά, στροφή και μεταβολή κλίμακας σε κάθε άξονα. Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 25

20 Υπόλοιπα και Μέσο Τετραγωνικό Σφάλμα (Residuals, Root Mean Square RMS) Οι παράμετροι μετασχηματισμού αποτελούν βέλτιστη προσέγγιση μεταξύ των αρχικών και των τελικών σημείων ελέγχου. Εάν λοιπόν χρησιμοποιήσετε τους συντελεστές αυτούς για να μετασχηματίσετε τα πραγματικά αρχικά σημεία ελέγχου, τότε τα μετασχηματισμένα σημεία ελέγχου δεν θα ταιριάζουν ακριβώς με τις πραγματικές τους τοποθεσίες. Αυτό καλείται λάθος υπολοίπων (Residual error). Στην ουσία είναι μια μέτρηση της ταύτισης μεταξύ των πραγματικών θέσεων και των μετασχηματισμένων θέσεων των σημείου ελέγχου. Το λάθος αυτό δημιουργείται για κάθε ένα σημείο ελέγχου. Ένα μέσο τετραγωνικό σφάλμα υπολογίζεται για κάθε μετασχηματισμό που εκτελείται και δείχνει την ακρίβεια του μετασχηματισμού. Το RMS σφάλμα υπολογίζει τα λάθη μεταξύ των τελικών σημείων ελέγχου και των μετασχηματισμένων αρχικών σημείων ελέγχου. ( v 2 ) rmse n Ο μετασχηματισμός παράγεται με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων, οπότε θα πρέπει να υπάρχουν περισσότερα σημεία ελέγχου από όσα απαιτούνται κατ ελάχιστο. 2.4 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΓΣΠ Τα κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών ενδεικτικά είναι: Πλεονεκτήματα Τα δεδομένα διατίθενται σε ψηφιακή μορφή με αποτέλεσμα να καταλαμβάνουν μικρό αποθηκευτικό χώρο. Χαρτογραφούν, μοντελοποιούν, αναζητούν και αναλύουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων μέσα σε μία απλή στη δομή της βάση δεδομένων. Επιτρέπουν το συνδυασμό χωρικών και περιγραφικών δεδομένων για τον εκάστοτε γεωγραφικό χώρο. Παρέχουν τη δυνατότητα διαρκούς και μη χρονοβόρας ενημέρωσης της βάσης δεδομένων, η οποία επιτρέπει τον αποτελεσματικό εντοπισμό και την Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 26

21 ανάλυση των μεταβολών. Μεταβολές που έλαβαν χώρα μεταξύ δύο ή περισσοτέρων χρονικών περιόδων. Μειώνουν την ανάγκη χειρονακτικών διαδικασιών. Μειονεκτήματα Το αρχικό κόστος απόκτησης συστήματος είναι αρκετά υψηλό. Η αποτελεσματική χρήση του συστήματος απαιτεί άρτια εκπαιδευμένο προσωπικό. Η εκπαίδευση είναι χρονοβόρα διαδικασία και απαιτεί γνώσεις διάφορων κλάδων, π.χ. πληροφορικής, στατιστικής, χαρτογραφίας, τηλεπισκόπησης κ.ά. Συνήθως όμως οι ενδιαφερόμενοι προέρχονται από άλλους επιστημονικούς κλάδους π.χ. γεωλογία, βιολογία κ.ά. και δεν κατέχουν το απαιτούμενο επίπεδο γνώσεων στους κλάδους που προαναφέρθηκαν. Χρειάζονται χρονοβόρα διαδικασία για την επιβεβαίωση της ακεραιότητας των πληροφοριών. 2.5 ΤΑ ΓΣΠ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ CAD Τα Γεωγραφικά Συστήματα πληροφοριών εμφανίστηκαν αργότερα από τα συστήματα CAD (Computer Aided Design, Σχεδίαση μέσω Η/Υ) για να καλύψουν μία σειρά από διεργασίες οι οποίες δεν υποστηρίζονται από τα συστήματα CAD. Όπως λοιπόν είναι φυσικό υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των συστημάτων CAD και των συστημάτων ΓΣΠ. Οι διαφορές αυτές αναλύονται παρακάτω: 1. Τα CAD αρχεία δεν έχουν περιβάλλον αποθήκευσης δεδομένων (δεν ενσωματώνουν πίνακα περιγραφικών χαρακτηριστικών, ή βάσεις δεδομένων). Η σύνδεση των γεωμετρικών με τα περιγραφικά χαρακτηριστικά γίνεται μέσω εξωτερικών πινάκων της Access ή του Excel, ενώ η πληροφορία για τα περιγραφικά χαρακτηριστικά, αποθηκεύεται σε έναν πίνακα για κάθε μια οντότητα ξεχωριστά. 2. Τα CAD αρχεία, στερούνται τοπολογικής πληροφορίας (σχέσεις συνεκτικότητας, γειτνίασης, καθώς και πληροφορίες για το ποια οντότητα είναι δίπλα, οι τοπολογικές σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων δεν υπάρχει). Φυσικά η έννοια της τοπολογίας (topology), υφίσταται, αλλά μόνο στην περίπτωση ξεχωριστής Τ.Ε.Ι. Λάρισας - Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος 27