Σύστηµα Πληροφοριών (ΓΣΠ, Geographical Information System, GIS).

Transcript

1 Γεωγραφικά συστήµατα πληροφοριών

2 ΣΠ - πληροφορία Τα ΣΠ βασίζονται στην συλλογή και χρήση πληροφοριών. Σχεδόν όλες οι αποφάσεις που λαµβάνονται σε κυβερνητικό ή επιστηµονικό επίπεδο επηρεάζονται, περιορίζονται ή ακόµη και υπαγορεύονται από κάποιο γεωγραφικό χαρακτηριστικό. Οι αποφάσεις λαµβάνονται µετά από εκτίµηση διαφόρων δεδοµένων που χαρακτηρίζονται ως πληροφορίες και είναι συνδεδεµένες µε το χώρο.

3 ΣΠ - πληροφορία Η αντιστοίχιση χώρου και πληροφοριών οδηγεί στην έννοια της γεωγραφικής πληροφορίας. Γεωγραφική πληροφορία θεωρείται κάθε γνώση ή µήνυµα που σχετίζεται µε την κατανοµή ενός φαινοµένου ή µιας διαδικασίας στο χώρο.

4 Σύστηµα Πληροφοριών Ένα σύστηµα που διαθέτει τα κατάλληλα εργαλεία για την αποδοτική συλλογή,επεξεργασία και διαχείριση των πληροφοριών υνατότητα αποθήκευσης µεγάλου όγκου πληροφοριών και πολύ µεγάλη ταχύτητα επεξεργασίας. Χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών µε τις περιφερειακές τους µονάδες και ειδικών προγραµµάτων. Αποτελείται από τη βάση πληροφοριών, τους µηχανισµούς εισαγωγής και εξόδου δεδοµένων και τις διαδικασίες ταξινόµησης, επεξεργασίας και ανάλυσης των πληροφοριών.

5 Ένα Σύστηµα Πληροφοριών που βασίζεται στη διαχείριση γεωγραφικών πληροφοριών (χωρίς αυτό να σηµαίνει ότι δεν µπορεί να περιέχει και µη χωρικές (περιγραφικές) πληροφορίες) ονοµάζεται Γεωγραφικό Σύστηµα Πληροφοριών (ΓΣΠ, Geographical Information System, GIS).

6

7 Αποστολή των ΓΣΠ είναι να εφοδιάσουν τις διαδικασίες λήψης αποφάσεων µε τις απαραίτητες πληροφορίες. Οι πληροφορίες χρησιµοποιούνται, είτε για να αναγνωρίσουν και να επισηµάνουν την ύπαρξη και τη θέση ενός προβλήµατος, είτε για να ανιχνεύσουν και να αναλύσουν τις διάφορες εναλλακτικές λύσεις ή και για να βοηθήσουν στην εκτέλεση µιας απόφασης.

8

9 Χωρικά και περιγραφικά δεδοµένα Tα ΓΣΠ αποδίδουν γεωγραφική ταυτότητα στις κάθε είδους ιδιότητες και θεµατικές πληροφορίες που ενσωµατώνονται σε αυτά. Η γεωγραφική διάσταση των πληροφοριών υλοποιείται µε τα διάφορα συστήµατα συντεταγµένων και τους ψηφιακούς χάρτες (διανυσµατικούς ή ψηφιδωτούς).

10 Το ΤοΓΣΠ περιλαµβάνει µηχανισµούς και διαδικασίες τόσο για τη τη διαχείριση των χωρικών πληροφοριών, όσο και των περιγραφικών. Σε Σεκάθε στοιχείο του χώρου αντιστοιχίζονται: Χωρικά δεδοµένα (spatial data), που προσδιορίζουν τα τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά του στοιχείου (θέση, διαστάσεις, σχήµα κ.λπ.) και έχουν άµεση σχέση µε µετον εντοπισµό του. Περιγραφικά δεδοµένα ή µη µηχωρικά δεδοµένα (aspatial data ή attributes), που αναφέρονται σε σε χαρακτηριστικά ή ιδιότητες που αποδίδονται στο συγκεκριµένο στοιχείο του χώρου και δεν σχετίζονται άµεσα µε µετον εντοπισµό του.

11 Οι Οιγεωδαιτικές επιστήµες παρέχουν στο ΓΣΠ χωρικά δεδοµένα. Η συγκέντρωση περιγραφικών δεδοµένων µπορεί να ναγίνει µε µεοποιοδήποτε τρόπο µε µετη βοήθεια ειδικών διαδικασιών τυποποίησης για για την ευχερέστερη εισαγωγή στο σύστηµα.

12 Τα Τα χωρικά δεδοµένα ορίζονται συνήθως από µαθηµατικώς ορισµένα χαρακτηριστικά που περιλαµβάνουν τη τη δυνατότητα εντοπισµού. προβολικές συντεταγµένες x, x, y γεωγραφικές συντεταγµένες φ, φ, λ). λ). Τα Τα µή µήχωρικά δεδοµένα περιγράφουν κάποια χαρακτηριστικά ενός αντικειµένου/στοιχείου και µε µετην έννοια αυτή καλούνται περιγραφικά δεδοµένα. Τα Τα περιγραφικά δεδοµένα µπορεί να να είναι µή µή χωρικά χαρακτηριστικά ενός χωρικού αντικειµένου, όπως όνοµα, ταξινόµηση, χρώµα, ενώ µπορεί να ναείναι ποσοτικά ή ποιοτικά. Ονόµατα, επεξηγήσεις και επιγραφές Aριθµοί (πχ. αρίθµηση οικοπέδων)

13 Ταδεδοµένα σε ένα ΓΣΠ - Εισαγωγή Ταδεδοµένα που εισάγονται στο ΓΣΠ αποτελούνταιαπό χωρικές και περιγραφικές πληροφορίες Οι Οιχωρικές πληροφορίες αφορούν κατά κύριο λόγο το τοψηφιακό χαρτογραφικό υπόβαθρο στο οποίο βασίζεται το τογσπ. Οι Οιψηφιακοί χάρτες µπορούν να ναπροκύψουν µε µεδιαφόρους τρόπους, όπως π.χ. από επίγειες τοπογραφικές ή κτηµατολογικές εργασίες, φωτογραµµετρικά δεδοµένα, ψηφιοποίηση υπαρχόντων «χάρτινων» χαρτών κ.λπ. Οι Οιπεριγραφικές πληροφορίες συλλέγονται από υπάρχοντα ηλεκτρονικά ή συµβατικά αρχεία, εκθέσεις, συζητήσεις ή και από τη τη συµπλήρωση ερωτηµατολογίων.

14 Μορφές των χωρικών δεδοµένων Eάν θελήσουµε να νααναπαραστήσουµε το τοπεριβάλλον µε µε ακρίβεια, τότε θα θαχρειαζόταν µιά απείρως µεγάλη και πρακτικά µη µηπραγµατοποιήσιµη βάση δεδοµένων. Αυτό οδηγεί στην επιλογή της απλούστευσης µέσω της γενίκευσης και της αφαίρεσης

15 Μοντέλα χωρικών δεδοµένων Οι Οικανόνες που ορίζουν µια τέτοια προσέγγιση αποτελούν το το µοντέλο δεδοµένων (data model) κατ αντιστοιχία µε µετον τρόπο αποθήκευσης των δεδοµένων στον υπολογιστή, που ορίζεται από τη τηδοµή των δεδοµένων (data structure). Το Το µοντέλο δεδοµένων µπορεί να ναείναι ένα σύνολο σηµείων, γραµµών ή άλλων γραφικών αντικειµένων λογικά συνδεδεµένων µεταξύ τους σε σε µια βάση µε µε περιγραφή της µεταξύ τους σχέσης. Το Τοκάθε µοντέλο τείνει να ναπροσεγγίσει καλύτερα συγκεκριµένους τύπους δεδοµένων και εφαρµογών.

16 Μοντέλα χωρικών δεδοµένων Στα ΓΣΠ υπάρχουν δυο βασικές δοµές (µοντέλα) δεδοµένων: η µορφήraster ήψηφιδωτή η µορφήvector ή διανυσµατική Tο Tοείδος της τηςεφαρµογής στην στηνοποία θα θαχρησιµοποιηθεί το τογσπ καθορίζει και καιτο τοείδος των των γραφικών απεικονίσεων που πουθα θα πρέπει να ναπεριλαµβάνει.

17 Μοντέλα χωρικών δεδοµένων Raster Vector Σε Σεπερίπτωση εξάπλωσης ενός ενόςφαινοµένου σε σε µια µιαεπιφάνεια, όπως όπωςπ.χ. π.χ. µια µιαπυρκαγιά σε σε δασική περιοχή, µια µιαπετρελαιοκηλίδα στη στη θάλασσα, µια µιαπληµµύρα κ.λπ., τότε τότεο πλέον αποτελεσµατικός τρόπος εργασίας είναι είναι µε µεraster ΓΣΠ. Σε Σεπεριπτώσεις φαινοµένων κατά κατά µήκος δικτύων γραµµών το τοvector ΓΣΠ ΓΣΠείναι είναιιδιαίτερα αποτελεσµατικό.

18 Ψηφιδωτά µοντέλα (γραφικά raster) Η επιφάνεια του χάρτη καλύπτεται από ένα ορθογωνικό κάνναβο και τα ταγραφικά δεδοµένα εµφανίζονται, προσδιορίζονται και αποθηκεύονται µε µετη τηχρήση ενός µαθηµατικού πίνακα ορθογωνικών κελιών (εικονοστοιχείων, ψηφίδων, pixels) τα ταοποία ορίζονται µε µεένα µοναδικό ζεύγος συντεταγµένων που αναφέρεται είτε στο κέντρο, είτε σε σεκάποια γωνία τους

19 Ψηφιδωτά µοντέλα (γραφικά raster) Η ανάλυση του προκύπτοντος χάρτη εξαρτάται αποκλειστικά από το το µέγεθος του εικονοστοιχείου που χρησιµοποιείται. Όσο περισσότερο πυκνός είναι ο κάνναβος, όσο δηλαδή η ανάλυση είναι υψηλότερη, τόσο λεπτοµερέστερη είναι η απεικόνιση των γραφικών ορυφορικές εικόνες

20 The Data Management System Field Sampling and Data Collection Samples to Laboratory Laboratory Test Results, QA/QC ArcView/ArcGIS EQuIS Electronic Data Checking

21 ιερεύνηση της επίδρασης πηγών ρύπανσης σε βιότοπους µε τη βοήθεια ενός ΓΣΠ Ζητείται να ναδιερευνηθεί η επίδραση δύο σηµαντικών πηγών ρύπανσης στον περιβάλλοντα χώρο, ο οποίος περιλαµβάνει έναν αριθµό χαρακτηρισµένων και οριοθετηµένων βιότοπων σε σε διάφορες αποστάσεις από τις τιςπηγές ρύπανσης

22 Ανάλυση χωρικών δικτύων Μια ιδιαίτερα σηµαντική δυνατότητα την οποία παρέχουν τα τα ΓΣΠ που χρησιµοποιούν το το διανυσµατικό µοντέλο γραφικών είναι η ανάλυση χωρικών δικτύων. Τα Τα χωρικά δίκτυα που χρησιµοποιούνται στα ΓΣΠ αποτελούνται από τοπολογικά ορισµένες γραµµές και κόµβους, γεγονός που δίνει πολλές δυνατότητες ανάλυσης µε µετη τηχρήση κατάλληλων αλγορίθµων. Είναι δυνατή η συσχέτιση µε µε άλλα στοιχεία, όπως οικολογικές επιδράσεις, περιβαλλοντικές επιπτώσεις, προσβασιµότητα από τον περιβάλλοντα χώρο, οικονοµικές και δηµογραφικές πληροφορίες κ.λπ.

23 Ανάλυση χωρικών δικτύων Ιδιαίτερες δυνατότητες ανάλυσης στα χωρικά δίκτυα, oι oιπιο συνηθισµένες από τις τιςοποίες είναι: Η εύρεση της συντοµότερης διαδροµής µεταξύ δύο κόµβων του δικτύου είτε από πλευράς απόστασης, είτε από πλευράς χρόνου. Ο έλεγχος της οργάνωσης της δοµής του δικτύου. Ο υπολογισµός περιοχών του δικτύου που αναφέρονται και συσχετίζονταιµεµιαθέση, σύµφωνα µε µεκάποια κριτήρια. Ο καθορισµός τοπολογικά ορισµένων διαδροµών που αναφέρονται σε σεδροµολόγια εντός του δικτύου που πληρούν κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά.

24 Βελτιστοποίηση των δροµολογίων Βελτιστοποίηση των δροµολογίων τριών σχολικών λεωφορείων σε σεαστικό οδικό δίκτυο για γιατη µεταφορά των µαθητών στο σχολείο. Τα Ταδροµολόγια σχεδιάζονται έτσι, ώστε µε µετο τοσυντοµότερο δρόµο κάθε λεωφορείο να νασυγκεντρώνει τους µαθητές που του αναλογούν

25 Εύρεση συντοµότερης διαδροµής Εύρεση συντοµότερης διαδροµής (ως προς την απόσταση) σε αστικό οδικό δίκτυο για τη µετάβαση από το τοσηµείο Α στο σηµείο Β. Πρέπει να σηµειωθεί ότι λαµβάνονται υπόψη η µονοδρόµηση των οδών και οι οιπεζόδροµοι

26 Καθορισµός περιοχής εξυπηρέτησης Καθορισµός περιοχής εξυπηρέτησης, µέσω του δικτύου, θέσεων που απέχουν ορισµένη οδική απόσταση ή ορισµένο χρόνο µετακίνησης από έναν κόµβο του δικτύου

27 AVE DR. REKA ST 1 Χάρτης αποστάσεων Χάρτης αποστάσεων REDLANDS ST. STATE MALL CITRUS AVE S. AVE 3 PARKWOOD DR REDLANDS BLVD AVE AVE EUREKA ST. ALVARADO 6 AVE CAJON ST 3 3 FERN 3 PALM 3 ST ST CYPRESS 6 CENTER OLIVE CENTER PL. ST REDLANDS BLVD ESRI NEW YORK ST BROOKSIDE STATE 8 Roads Legend Highway Major Road Minor Road One-way Text Units of Distance Text Time (seconds) Fire Dept. Fire Traffic Signal Railroad Crossing School

28 AVE DR. REDLANDS STATE ST. MALL CITRUS AVE S. REDLANDS BLVD AVE AVE EUREKA ST. ALVARADO AVE CAJON ST FERN PALM ST ST CYPRESS REKA ST AVE PARKWOOD DR CENTER OLIVE CENTER PL. ST REDLANDS BLVD ESRI NEW YORK ST BROOKSIDE STATE Roads Legend Highway Major Road Minor Road One-way Text Units of Distance Text Time (seconds) Fire Dept. Fire Traffic Signal Railroad Crossing 0 School 0 Χάρτης χρόνων Χάρτης χρόνων

29 AVE REKA ST REDLANDS ST. STATE MALL CITRUS AVE S. AVE PARKWOOD DR REDLANDS BLVD AVE AVE EUREKA ST. ALVARADO AVE DR. CAJON ST FERN 6 PALM Χάρτης συντοµότερης απόστασης Χάρτης συντοµότερης απόστασης ST ST CYPRESS 6 CENTER OLIVE CENTER PL. ST REDLANDS BLVD ESRI NEW YORK ST BROOKSIDE STATE 8 Roads Legend Highway Major Road Minor Road One-way Text Units of Distance Text Time (seconds) Fire Dept. Fire Traffic Signal Railroad Crossing School

30 Legend Fire Dept. Fire AVE Χάρτης συντοµότερου χρόνου Χάρτης συντοµότερου χρόνου Traffic Signal Railroad Crossing School REKA ST REDLANDS STATE ST. MALL CITRUS AVE S. AVE PARKWOOD DR REDLANDS BLVD AVE AVE EUREKA ST. ALVARADO AVE DR. CAJON ST FERN PALM ST ST CYPRESS CENTER OLIVE CENTER PL. ST REDLANDS BLVD ESRI NEW YORK ST BROOKSIDE STATE Roads Highway Major Road Minor Road One-way Text Units of Distance Text Time (seconds)

31 Snake River Waterville S nake Rive Valleyview r Contour interval = feet Cultural Features Vegetation Zones Wildlife W N S E Dam City Archaeological Site Grassland Swamp Forest Deer Cranes Fish Frogs Κατασκευή φράγµατος ESRI

32 Snake River Waterville S nake Rive Valleyview r Contour interval = feet W N S E Cultural Features Dam City Archaeological Site Vegetation Zones Grassland Swamp Forest Wildlife Deer Cranes Fish Frogs Επίδραση κατασκευής φράγµατος

33 Πηγές χαρτογραφικού υλικού για τον ελλαδικό χώρο Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (Γ.Υ.Σ.) (οι χάρτες της Γ.Υ.Σ. αποτελούν το υπόβαθρο και άλλων χαρτών που συντάσσονται από άλλες υπηρεσίες και φορείς) Χάρτες µικρής κλίµακας, σειρά χαρτών γενικής χρήσης κλίµακας 1:0.000 από αεροφωτογραφίες, αρκετά φύλλα χάρτη σε ψηφιακή µορφή. Χάρτες κλίµακας 1:.000 από αεροφωτογραφίες, ορισµένοι και σε ψηφιακή µορφή. εν καλύπτονται αρκετές ορεινές κυρίως περιοχές. Τα δεδοµένα σύνταξης των χαρτών έχουν ηλικία τουλάχιστον δέκα ετών Υδρογραφική Υπηρεσία Πολεµικού Ναυτικού (Υ.Υ.Π.Ν.) Υδρογραφικοί χάρτες και χάρτες λιµανιών, χάρτες καθορισµού αιγιαλού

34 Πηγές χαρτογραφικού υλικού για τον ελλαδικό χώρο Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. ( ιεύθυνση Κτηµατογραφήσεων και Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Απαλλοτρίωσεων) ( ιεύθυνση Πολεοδοµίας) Εθνική Στατιστική Υπηρεσία της Ελλάδος (Ε.Σ.Υ.Ε.) Χάρτες σε µεγάλες κλίµακες από τοπογραφήσεις και κτηµατογραφήσεις οικισµών (ΕΠΑ) και πράξεις εφαρµογής ρυµοτοµικών σχεδίων Χάρτες ρυµοτοµικών σχεδίων και πράξεων τακτοποιήσεως οικοπέδων και αναλογισµού σε µεγάλες κλίµακες, χάρτες απαλλοτριώσεων για έκτέλεση δηµοσίων έργων σε διάφορες κλίµακες Φύλλα χάρτη σε κλίµακα 1: και 1:000

35 Πηγές χαρτογραφικού υλικού για τον ελλαδικό χώρο Κτηµατική Εταιρεία του ηµοσίου Οργανισµός (Κ.Ε..) Κτηµατολογίου και Χαρτογραφήσεως Ελλάδας (Ο.Κ.Χ.Ε.) Υπηρεσία Πολιτικής Αεροπορίας (Υ.Π.Α.) Οργανισµοί Κοινής Ωφέλειας Χάρτες και τοπογραφικά διαγράµµατα ακίνητης περιουσίας του ηµοσίου για όλη την Ελλάδα σε διάφορες κλίµακες Χάρτες µεγάλης κλίµακας (συνήθως 1:00) για αστικές περιοχές και κλίµακας 1:000 για τις αγροτικές περιοχές από όλες τις κτηµατογραφήσεις για το Εθνικό Κτηµατολόγιο Χάρτες αεροδροµίων σε µεσαίες και µεγάλες κλίµακες, χάρτες αεροδιαδρόµων σε µικρές κλίµακες Χάρτες δικτύων σε διάφορες κλίµακες, µερικές φορές σε ψηφιακή µορφή

36 Πηγές χαρτογραφικού υλικού για τον ελλαδικό χώρο Τοπογραφική Υπηρεσία Υπουργείου Υπουργείο Γεωργίας Γεωργίας Χάρτες διανοµών και αναδασµών αγροκτηµάτων σε όλη την Ελλάδα κλίµακας 1:000 και χάρτες ρυµοτοµικών σχεδίων αγροτικών οικισµών σε µεγάλες κλίµακες (συνήθως 1:00 και 1:00) Χάρτες δασών και δασικών περιοχών για όλη την Ελλάδα σε µικρές κλίµακες Περιφέρειες, νοµαρχιακή και τοπική αυτοδιοίκηση ιάφοροι χάρτες από αποτυπωσεις και ψηφιοποιήσεις, µερικοί σε ψηφιακή µορφή από πιλοτικές εφαρµογές ΓΣΠ

37 Η χρησιµοποίηση τουδορυφορικού συστήµατος εντοπισµού θέσης GPS To ToΠαγκόσµιο Σύστηµα Εντοπισµού θέσης (Global Positioning System, GPS) είναι ένα δορυφορικό σύστηµα εντοπισµού θέσης, ταχύτητας και διανοµής χρόνου. Ο βασικός προορισµός του συστήµατος αυτού από το το198, οπότε έγινε η εκτόξευση του πρώτου δορυφόρου, είναι ο έλεγχος της κίνησης πλοίων, οχηµάτων και αεροπλάνων σε σεπαγκόσµια κλίµακα και αρχικά για για στρατιωτικούς σκοπούς. Το Τοσύστηµα αυτό χρησιµοποιεί ραδιοσήµατα από δορυφόρους που βρίσκονται σε σετροχιά γύρω από τη τηγη.

38 To Παγκόσµιο Σύστηµα Εντοπισµού θέσης GPS Το ΤοGPS αποτελείται από τρία τµήµατα: το τοδορυφορικό τµήµα, το τοτµήµα ελέγχου και το τοτµήµα χρήσης. Τοδορυφορικότµήµα αποτελείται από δορυφόρους (1 σε σεκανονική λειτουργία και 3 εφεδρικούς, αλλά σε σε λειτουργία) που κατανέµονται σε σεέξι έξιτροχιακά επίπεδα κλίσης σε σεύψος 0.00 Km πάνω από την επιφάνεια της Γης

39 To Παγκόσµιο Σύστηµα Εντοπισµού θέσης GPS Κάθε δορυφόρος εκπέµπει ηλεκτροµαγνητικά σήµατα στη συχνότητα L1 L1 = 1. ΜΗz (µήκος κύµατος περίπου cm) και στη συχνότητα L L = 1.60 MHz (µήκος κύµατος περίπου cm). Η συχνότητα L1 L1 φέρει τον κώδικα C/A (Coarse Acquisition Code, C/A code). H συχνότητα L L φέρει τον ακριβή κώδικα P (Precise code) o οποίος χρησιµοποιείται για γιατη τηδιόρθωση της καθυστέρησης των σηµάτων κατά τη τη µετάδοσή τους µέσα στην ιονόσφαιρα. Υπάρχει και ο κώδικας D (Data code) που περιέχει τα τααπαραίτητα στοιχεία για γιατη τηγνώση της τροχιάς των δορυφόρων κάθε χρονική στιγµή.