Αποθήκευση της χωρικής πληροφορίας (π.χ. θέση σταθμών

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Αποθήκευση της χωρικής πληροφορίας (π.χ. θέση σταθμών"

Ναχώρ Ἄμμων Λούλης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Η συμβολή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη μελέτη του θαλάσσιου περιβάλλοντος Δήμητρα Κίτσιου Επίκουρος Καθηγήτρια Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας Σχολή Περιβάλλοντος Πανεπιστήμιο ιο Αιγαίου

2 Υπάρχουσες ανάγκες για τη μελέτη του θαλάσσιου περιβάλλοντος Ανάπτυξη ψηφιακών βάσεων δεδομένων όπου θα αποθηκεύονται τα αποτελέσματα των δειγματοληψιών, ιστορικά και βιβλιογραφικά δεδομένα Αποθήκευση της χωρικής πληροφορίας (π.χ. θέση σταθμών δειγματοληψίας) και απεικόνισή της σε χάρτες Συνδυασμός δεδομένων από διάφορες πηγές (π.χ. δεδομένων πεδίου και δορυφορικών ρφρ εικόνων) ) Επεξεργασία και ανάλυση δεδομένων, εφαρμογή μεθόδων χωρικής ανάλυσης Ανάπτυξη και εφαρμογή μοντέλων προσομοίωσης Οπτικοποίηση ητων αποτελεσμάτων και ανάπτυξη χαρτών

3 Η συμβολή των ΓΣΠ Τα ΓΣΠ μπορούν να συνεισφέρουν σημαντικά στη μελέτη του θαλάσσιου περιβάλλοντος και της παράκτιας ζώνης, λόγω των ιδιοτήτων τους: (α) Αποθήκευση δεδομένων σε μορφή vector ή raster Σημείο Vector Raster Γραμμή Ζώνη κελιών (pixels) Πολύγωνο

4 (β) Αποτελούν βάσεις δεδομένων όπου αποθηκεύεται χωρική και η αντίστοιχη περιγραφική πληροφορία Χωρικά δεδομένα Θέσεις δειγματοληψίας Περιγραφική πληροφορία

5 (γ) Δυνατότητα υπέρθεσης (overlay) και εφαρμογής Άλγεβρας Boole Αναφέρεται στη σύνθεση της πληροφορίας η οποία μπορεί να είναι είτε σε raster είτε σε vector μορφή. Επιτρέπει τη σύνθεση της χωρικής πληροφορίας που είναι αποθηκευμένη σε διαφορετικά επίπεδα / κανάβους, με σκοπό τη δημιουργία ενός τελικού κανάβου όπου εμπεριέχεται το σύνολο τηςπληροφορίας.

6 α. Χωρική παρεμβολή (δ) Εφαρμογή μεθόδων χωρικής ανάλυσης Είναι η διαδικασίαδ εκτίμησης της τιμής μιαςπαραμέτρου z σε κάποιο σημείο (x, y) του χώρου όπου δεν έχουν γίνει δειγματοληψίες, βάσει τιμών που έχουν ληφθεί σε συγκεκριμένα σημεία στο χώρο Βασική αρχή: γειτονικά στο χώρο σημεία είναι πιθανότερο να έχουν παραπλήσιες τιμές μςσε αντίθεση με σημεία που βρίσκονται σε μεγάλη μγ απόσταση μεταξύ τους Αποτέλεσμα είναι η μετατροπή της σημειακής πληροφορίας σε συνεχή η οποία αποθηκεύεται με τη μορφή κανάβων (rasters) συγκεκριμένης χωρικής ανάλυσης

7 Μέθοδος Χωρικής Παρεμβολής Αντιστρόφου Βαρύνουσας Απόστασης Βασική αρχή: Κατά τον υπολογισμό μιας τιμής σ ένα συγκεκριμένο σημείο του χώρου, δίνεται μεγαλύτερο βάρος στις τιμές που αντιστοιχούν στα γειτονικά του αρχικά σημεία όπου έχουν διεξαχθεί μετρήσεις, απ ότι στα πιο απομακρυσμένα όπου: f ( x, y) n w ( d i ) z i 1 n i 1 w ( d f(x, y) η προσομοιωμένη τιμή της υπό εξέταση παραμέτρου στο σημείο (x, y) w(d i ) η συνάρτηση βάρους i z i η μετρημένη τιμή της παραμέτρου στο σημείο i d i η απόσταση του σημείου i από το σημείο (x, y) d i ) i

8 β. Βαριογράμματα Προσδιορισμός του βαθμού της αυτοσυσχέτισης των δεδομένων, δηλαδή, κατά πόσο τιμές σε σημεία που είναι κοντά το ένα στο άλλο είναι παρόμοιες n 1 ( h) { Z( xi ) Z( xi h)} 2n i 1 2 όπου: γ(h) είναι η ημι-διακύμανση h (ή lag) τα εύρη των δυνατών αποστάσεων στις οποίες μπορούν να βρεθούν ζευγάρια σταθμών δειγματοληψίας Z(x i ) και Z(x i +h) η τιμή της υπό μελέτη παραμέτρου στις θέσεις x i και x i +h αντίστοιχα n ο αριθμός των ζευγαριών που ανιχνεύθηκαν στο συγκεκριμένο lag.

9 Τύποι βαριογραμμάτων Πανκατευθυντικά: υπολογίζεται η διακύμανση σε όλες τις δυνατές κατευθύνσεις Κατευθυντικά: υπολογίζεται η διακύμανση σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση Επιφανειακά: ανίχνευση της ανισοτροπίας των δεδομένων γ(h) h

10 Εφαρμογές

11 Ανίχνευση της χωρικής κατανομής του φαινομένου του ευτροφισμού στο Στενό της Μυτιλήνης Θαλάσσιος ς ευτροφισμός ρφ μς Διαδικασία εμπλουτισμού του θαλασσινού νερού σε θρεπτικά που οδηγεί στην αύξηση της φυτοπλαγκτονικής και βακτηριακής βιομάζας, μείωση της διαφάνειας του νερού και υπερβολική αύξηση του φυτοβένθους Αποτέλεσμα μιας σειράς βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων Δεν έχει δυσμενή αποτελέσματα στο οικοσύστημα κατά τα πρώτα στάδια εμφάνισης του

12 Συλλογή Δεδομένων Συλλογή δεδομένων από 34 σταθμούς δειγματοληψίας σε 1m βάθος Έλαβαν χώρα τέσσερις (4) δειγματοληψίες που διεξήχθησαν από τον Ιούνιο έως το Σεπτέμβριο του 1994 Χρησιμοποιήθηκαν οι medians των τιμών των 4 δειγματοληψιών Παράμετροι που μετρήθηκαν: α/α ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΜΟΝΑΔΕΣ 1 Νιτρικά άλατα μg-at N/l 2 Αμμωνία μg-at N/l 3 Χλωροφύλλη α μg/l

13 Περιοχή Μελέτης: Σταθμοί Δειγματοληψίας M40M41 M42 Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας Ν. Λέσβος M36 M32 M37 M38 M33 M34M35 M29 M30M31 Επιμέλεια Χάρτη: Πατάκη Ζωή Κόλπος Γέρας Μυτιλήνη M24 M25M26 M27 M20 M21M22 22 M23 M16 M17 M18 M19 M13 M14 M15 M11 M12 M8 M5 M9 M Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας, Σχολή Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Αιγαίου Km 22/5/2006

14 Ανίχνευση του ευτροφισμού στην περιοχή μελέτης α. Χωρικές κατανομές παραμέτρων (κάναβοι-rasters) με την εφαρμογή μεθόδων χωρικής παρεμβολής β. Σύνθεση των χωρικών κατανομών για τη δημιουργία ενός τελικού χάρτη του ευτροφισμού γ. Ανίχνευση της ανισοτροπίας των χωρικών κατανομών με χρήση βαριογραμμάτων

15 α. Χωρικές κατανομές παραμέτρων με την εφαρμογή μεθόδων χωρικής παρεμβολής Μέθοδος παρεμβολής Αντιστρόφου Βαρύνουσας Απόστασης Δημιουργία κανάβων με χωρική ανάλυση (μέγεθος pixel): 30mx30m Κατηγοριοποίηση των προσομοιωμένων τιμών της κάθε χωρικής κατανομής βάσει κατάλληλης κλίμακας ευτροφισμού

16 Κλίμακες ευτροφισμού για τη χλωροφύλλη α, τα νιτρικά άλατα και την αμμωνία Χλωροφύλλη α ελαφρώς ισχυρά Νιτρικά άλατα ολιγότροφο μεσότροφο μεσότροφο εύτροφο Αμμωνία 0.0 πεδίο πεδίο πεδίο πεδίο

17 Χωρική κατανομή συγκεντρώσεων χλωροφύλλης α Ν. Λέσβος Κόλπος Γέρας Ολιγότροφο Ελαφρώς μεσότροφο

18 Χωρική κατανομή συγκεντρώσεων νιτρικών αλάτων Ν. Λέσβος Κόλπος Γέρας Ισχυρά μεσότροφο Εύτροφο

19 Χωρική κατανομή συγκεντρώσεων αμμωνίας Ν. Λέσβος Κόλπος Γέρας Ολιγότροφο Ελαφρώς μεσότροφο Ισχυρά μεσότροφο Εύτροφο

20 β. Σύνθεση των χωρικών κατανομών για τη δημιουργία ενός τελικού χάρτη θαλάσσιου ευτροφισμού Δημιουργία μιας κλίμακας ευτροφισμού από το 1 μέχρι το 4 για το χαρακτηρισμό των διαφορετικών επιπέδων ευτροφισμού (1: ολιγότροφο, 2:ελαφρώς μεσότροφο, 3:ισχυρά μεσότροφο και 4: εύτροφο) Εφαρμογή αυτής της κλίμακας ευτροφισμού σε όλα τα κελιά (pixels) της κάθε χωρικής κατανομής Πρόσθεση των χωρικών κατανομών κελί-προς-κελί (υπέρθεση) Δημιουργία μιας νέας κλίμακας ευτροφισμού για την κατηγοριοποίηση των τιμών της τελικής χωρικής κατανομής και την ανάδειξη των επιπέδων ευτροφισμού βάσει των πιθανών προστιθέμενων τιμών των αντίστοιχων χωρικών κατανομών

21 Κλίμακα ευτροφισμού για τον προσδιορισμό των επιπέδων ευτροφισμού που προκύπτουν ουν από την υπέρθεση των τριών χωρικών κατανομών ανο Πιθανές τιμές προστιθέμενων κελιών 1 1 Ελαφρώς 2 Ισχυρά Ολιγότροφο 1 μεσότροφο 2 μεσότροφο 3 Εύτροφο 4 1 πεδίο 2 πεδίο 3 πεδίο 4 πεδίο

22 Χωρική κατανομή του ευτροφισμού ως αποτέλεσμα της σύνθεσης των τριών παραμέτρων Ν. Λέσβος Κόλπος Γέρας Ολιγότροφο Ελαφρώς μεσότροφο Ισχυρά μεσότροφο

23 γ. Ανίχνευση της ανισοτροπίας των χωρικών κατανομών με χρήση βαριογραμμάτων Πανκατευθυντικό βαριόγραμμα χλωροφύλλης α Επιφανειακό βαριόγραμμα χλωροφύλλης α Μέγιστη ανισοτροπία στις 72.1 ο από το βορρά

24 Πανκατευθυντικό βαριόγραμμα αμμωνίας Επιφανειακό βαριόγραμμα αμμωνίας Μέγιστη ανισοτροπία στις 5.9 ο από το βορρά

25 Συμπεράσματα Η χρήση της υπέρθεσης είναι ικανοποιητική μέθοδος για τη σύνθεση των διαφορετικώνικών χωρικών κατανομώνανο και την παραγωγή ενός τελικού κανάβου αντιπροσωπευτικού του θαλάσσιου ευτροφισμού, αφού εφαρμόζεται πολύ εύκολα σε περιβάλλον ΓΣΠ. Τα βαριογράμματα παρέχουν μια λεπτομερή περιγραφή της χωρικής ετερογένειας του υπό μελέτη συστήματος. Είναι τα πλέον κατάλληλα για την ανίχνευση της ανισοτροπίας παραμέτρων που μελετώνται στο θαλάσσιο χώρο, αφού προσδιορίζεται με ακρίβεια η κατεύθυνση της μέγιστης ανισοτροπίας, καθώς και η απόσταση των σημείων όπου αυτή παρουσιάζεται.

Σχετικά έγγραφα

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΩΝ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΩΝ Δ. ΚΙΤΣΙΟΥ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ