Διαδικτυακό Χωρικό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων (Webbased Spatial DSS) για την εκτίμηση της προσφοράς ενεργειακής βιομάζας #

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Διαδικτυακό Χωρικό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων (Webbased Spatial DSS) για την εκτίμηση της προσφοράς ενεργειακής βιομάζας #"

Ἀελλώ Κουρμούλης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Διαδικτυακό Χωρικό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων (Webbased Spatial DSS) για την εκτίμηση της προσφοράς ενεργειακής βιομάζας # Νίκος Μπορέτος #, Δημήτρης Κρεμμύδας*, Στέλιος Ροζάκης* * Τμήμα Αγροτικής Οικονομίας και Ανάπτυξης, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών # BSn, Μόναχο, Γερμανία Συνοπτική Παρουσίαση Λέξεις κλειδιά: Διαδικτυακή εφαρμογή, μικρο-οικονομικό υπόδειγμα, ενεργειακές καλλιέργειες, Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (G.I.S.), Σύστημα υποστήριξης λήψης αποφάσεων Οι αυξανόμενες τάσεις και η μεγάλη διακύμανση των τιμών ορυκτών καυσίμων και η πολιτική μείωσης εκπομπών των αερίων θερμοκηπίου δημιούργησαν ευνοϊκές συνθήκες για την ανάπτυξη της ενέργειας από βιομάζα. Κοινοτικές οδηγίες που ακολουθήθηκαν από ένα φιλόδοξο πρόγραμμα προώθησης της βιοενέργειας εφαρμόζονται από το Ακόμη, η τελευταία μεταρρύθμιση της Κοινής Αγροτικής Πολιτικής με την αποδέσμευση των επιδοτήσεων από την παραγωγή μείωσε το κόστος ευκαιρίας των καλλιεργειών για ενεργειακούς σκοπούς. Ειδικά στην Ελλάδα μετά το 2006 όπου παραδοσιακά προϊόντα όπως ο καπνός και το βαμβάκι που απολάμβαναν ισχυρή στήριξη δεν είναι πια ιδιαίτερα ανταγωνιστικά. Το κόστος πρώτης ύλης ξεπερνάει το 50% του συνολικού κόστους της ενέργειας από βιομάζα, επομένως επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ανταγωνιστικότητα της σε σχέση με τις συμβατικές μορφές ενέργειας. Κάποιες εργασίες (Lychnaras & Rozakis, 2006, και Ροζάκης, 2008) εκτίμησαν την προσφορά ενεργειακής βιομάζας στην Ελλάδα μετά τη νέα ΚΑΠ χρησιμοποιώντας και αναλυτικές τεχνικές όπως μαθηματικό προγραμματισμό και στοιχεία από τις Ευρωπαϊκές στατιστικές γεωργικών εκμεταλλεύσεων (ΔΙΓΕΛΠ). Οι εργασίες αυτές δεν έλαβαν υπόψη τη χωρική διάσταση και κατά συνέπεια τα αποτελέσματα τους έχουν περιορισμένη αξία για λήψη αποφάσεων σε συγκεκριμένα επενδυτικά σχέδια αξιοποίησης της βιοενέργειας. Για να καλύψει αυτό το κενό, ένα σύστημα υποστήριξης λήψης αποφάσεων με χωρική πληροφορία (SDSS) το οποίο περιέχει μικρο-οικονομικό υπόδειγμα βελτιστοποίησης που τροφοδοτείται με τεχνικά, γεωγραφικά και οικονομικά δεδομένα κατασκευάστηκε στα πλαίσια αυτού # μια εφαρμογή του εργαλείου που αφορά το νομό Καρδίτσας έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στο Decision Support Systems in Agriculture, Food and the Environment: Trends, Applications and Advances eds. B. Manos, K. Paparrizos, N. Matsatsinis & J. Papathanasiou, IGI Global (forthcoming). 1

2 του ερευνητικού προγράμματος για να παράσχει στούς ενδιαφερόμενους χωρικά προσδιορισμένη πληροφορία σχετική με την προσφορά ενεργειακής βιομάζας. Ενας ικανός αριθμός γεωργικών εκμεταλλεύσεων για τις οποίες διαθέτουμε επαρκείς πληροφορίες από επιτόπια έρευνα (των τριών νομών της μελέτης), αποφασίζει με κριτήριο τη μεγιστοποίηση του κέρδους, αν εισάγει στο καλλιεργητικό του σχέδιο ενεργειακές καλλιέργειες και συγκεκριμένα ηλίανθο, ινώδες ή γλυκό σόργο ή αγριαγκινάρα χρησιμοποιώντας χάρτες παραγωγικότητας. Μαθηματικά μικρο-οικονομικά υποδείγματα με τις αντιπροσωπευτικές γεωργικές εκμεταλλεύσεις συναρθρώνονται με τέτοιο τρόπο [Sourie (2002)] ώστε με παραμετρική βελτιστοποίηση να παράγονται καμπύλες προσφοράς ενεργειακής βιομάζας σε περιφερειακό επίπεδο. Το λογισμικό βελτιστοποίησης GAMS(Brooke et al., 1998) λειτουργεί σε συνδυασμό με περιβάλλον G.I.S. επιτρέποντας διαδραστική διαδικασία απόφασης σε πραγματικό χρόνο. Ενα πλαίσιο διεπαφής χρήστη-συστήματος με διαδικτυακό υπόβαθρο που έχει δημιουργηθεί με λογισμικό ανοιχτού κώδικα καθιστά το εργαλείο SDSS κατάλληλο και για συλλογική λήψη αποφάσεων. Είναι διαθέσιμο στο διαδίκτυο όπου ο χρήστης έχει πρόσβαση στα πλήρη στοιχεία, μπορεί να δώσει τιμές σε επιλεγμένες παραμέτρους και επιτρέπει να εικονογραφήσει στο χώρο και να διερευνήσει τα αποτελέσματα αυξάνοντας τη διαδραστικότητα στη διαδικασία λήψης απόφασης. Η αρχιτεκτονική και η οργάνωση των δραστηριοτήτων μεταξύ βελτιστοποίησης, προσομοίωσης και λογισμικού περιγράφονται στη συνέχεια. Αρχιτεκτονική του SDDS και σχεδιασμός του λογισμικού ολοκλήρωσης Το G.I.S. είναι ένα ανεκτίμητο εργαλείο αποθήκευσης και ανάλυσης κάθε είδους στοιχείων που ενέχουν κάποια γεωγραφική συνιστώσα και κατά συνέπεια είναι συμπληρωματικό των αλγορίθμων βελτιστοποίησης. Τροφοδοτεί με στοιχεία στα οποία βασίζεται η βελτιστοποίηση και χρησιμοποιείται για την αποτελεσματική εικονογράφηση των λύσεων και αποτελεσμάτων. Η γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων συμβάλλει στην καλύτερη αντίληψη για τη λύση του προβλήματος και βοηθά το διάλογο και τη συζήτηση. Εχει χρησιμοποιηθεί σε προγενέστερες εργασίες που αφορούν λήψη αποφάσεων για τη βιοενέργεια (Rozakis et al., 2001), συνδυάζοντας λογισμικό GIS ανοιχτού κώδικα με τομεακά υποδείγματα γεωργικών εκμεταλλεύσεων (γραμμένα σε κώδικα GAMS). Σύμφωνα με την ταξινόμηση που έκανε ο Laaribi (2000) το παρόν εργαλείο ανήκει στο δεύτερο επίπεδο ολοκλήρωσης εξειδικευμένου λογισμικού και GIS όπου οι λειτουργίες και εντολές πραγματοποιούνται σε μια και μοναδική οθόνη διεπαφής 1. 1 Ο Laaribi διακρίνει τρία επίπεδα φυσικής ολοκλήρωσης ΓΣΠ (G.I.S.) και εξειδικευμένου λογισμικού: 2

εισάγει στο καλλιεργητικό του σχέδιο ενεργειακές καλλιέργειες και συγκεκριμένα ηλίανθο, ινώδες ή γλυκό σόργο ή αγριαγκινάρα χρησιμοποιώντας χάρτες παραγωγικότητας.

3 survey data GIS query cartographic layout Biomass supply curves Farm models Spatial data Εικόνα 1. Ολοκλήρωση GIS υποδειγμάτων βελτιστοποίησης και ροές πληροφορίας Τα βασικά βήματα στο περιβάλλον Web GIS/DSS είναι: Ο χρήστης δημιουργεί μια φόρμα εισαγωγής δεδομένων και τα προωθεί στο web server Ο web server διοχετεύει τα δεδομένα σε ένα εξωτερικό πρόγραμμα ή κώδικα που καλεί το υπόδειγμα. Η εξωτερική διαδικασία θέτει σε κίνηση το DSS, διοχετεύει τα αποτελέσματα και ελέγχει το server του ΓΣΠ με τους χάρτες. Ο server τροποποιεί χωρικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά και εκτελεί τις εντολές χωρικής ανάλυσης που δίνονται από το χρήστη. Ο server δημιουργεί τους απαραίτητους χάρτες και μεταφράζει το χάρτη σε αρχείο εικόνας στέλνοντας το πίσω στο web server. Ο web server επιστρέφει την εικόνα και τα αποτελέσματα πίσω στον απομακρυσμένο χρήστη με χρήση HTML. Συνοπτικά η λογική του εργαλείου είναι να χρησιμοποιήσει τη χωρική και στατιστική πληροφορία δηλαδή να εκμεταλλευτεί οικονομικά στοιχεία των γεωργικών εκμεταλλεύσεων καθώς και χάρτες a. Το GIS και το λογισμικό βελτιστοποίησης λειτουργούν ανεξάρτητα; η βελτιστοποίηση υποβοηθείται από το GIS με τροφοδοσία στοιχείων αλλά με μη διαδραστικό τρόπο και με πρακτικές δυσκολίες στη χρήση. b. Το GIS και το λογισμικό βελτιστοποίησης παραμένουν ανεξάρτητα αλλά με χρήση της ίδιας οθόνης διεπαφής, συνήθως εκείνης του GIS. Η διαδραστικότητα είναι περιορισμένη σε προαποφασισμένες δυνατότητες (εισαγωγή και εξαγωγή στοιχείων που όμως αφορά συγκεκριμένες περιπτώσεις, οι δε παράμετροι που προσδιορίζονται από το χρήστη είναι περιορισμένες σε αριθμό). c. Πλήρης ολοκλήρωση: ενα και μοναδικό λογισμικό, ικανό να πραγματοποιήσει χωρική ανάλυση και διαχείρηση δεδομένων καθώς και βελτιστοποίηση και ανάλυση των αποτελεσμάτων. 3

web server διοχετεύει τα δεδομένα σε ένα εξωτερικό πρόγραμμα ή κώδικα που καλεί το υπόδειγμα.

4 παραγωγικότητας για να εκτιμήσει την προσφορά ενεργειακής βιομάζας μεγιστοποιώντας το κέρδος στο επίπεδο της εκμετάλλευσης. Η οθόνη διεπαφής που εικονογραφεί τα χωρικά χαρακτηριστικά της βέλτιστης λύσης παρουσιάζεται στην εικόνα 2. Αριστερά βρίσκονται οι επιλογές που αφορούν το μικρο-οικονομικό υπόδειγμα και στο δεξιό μέρος οι εντολές διερεύνησης του GIS και των διαθέσιμων χαρτών στρωμάτων. Εικόνα 2. Spatial Decision Support System αρχική σελίδα Τα αποτελέσματα της προσανατολισμένης στο χρήστη προσέγγισης (client approach) είναι πολύ ενθαρρυντικά. Ο χρόνος αντίδρασης στην οθόνη διεπαφής με το χρήστη είναι πολύ σύντομος, ή τουλάχιστο ο συνηθισμένος για κλασσικές εμπειρίες στο διαδίκτυο. Ενώ η οθόνη διεπαφής δεν είναι «πλούσια» όπως οι αντίστοιχες σε εμπορικά λογισμικά που ακολουθούν προσέγγιση (thick client interface), οι πιο κοινές λειτουργίες είναι διαθέσιμες συμπεριλαμβανομένων της μεγέθυνσης και πλοήγησης στην εικόνα καθώς και παραμετρικών ερωτήσεων (parametric queries). Επιπλέον, όταν τα δεδομένα εισάγονται για να τρέξει το υπόδειγμα, δίνεται στο χρήστη ξεκάθαρη ένδειξη σχετικά με τον αναμενόμενο χρόνο επίλυσης καθώς και το στάδιο που βρίσκεται ο αλγόριθμος. Οταν αναφέρονται προβλήματα (bugs), τις περισσότερες φορές αναπαράγονται εύκολα και διορθώνονται στον ίδιο το server. Από την στιγμή που επιλέχθηκε να στηριχθεί η λογική της εφαρμογής στην χρήση ενδιάμεσου εκτελέσιμου κώδικα (scripts) και όχι στη λύση των στατικών σελίδων, οι όποιες αλλαγές του υποδείγματος στο παραγωγικό σύστημα, γίνονται σε πραγματικό χρόνο [Ousterhout, 1997]. Τα οικονομικά και τεχνικο-οικονομικά μοντέλα είναι απαιτητικά σε υπολογιστικούς πόρους και έτσι 4

Αριστερά βρίσκονται οι επιλογές που αφορούν το μικρο-οικονομικό υπόδειγμα και στο δεξιό μέρος οι εντολές διερεύνησης του GIS και των διαθέσιμων χαρτών στρωμάτων. Εικόνα 2.

5 τείνουν να επιβαρύνουν σημαντικά τον υπολογιστή (hardware) ο οποίος εξυπηρετεί τις απαιτούμενες κλήσεις προς τον εξυπηρετητή ιστοσελίδων, το μαθηματικό υπόδειγμα και την παραγωγή των χωρικών δεδομένων. Για το λόγο αυτό το σύστημα είναι εγκατεστημένο σε κεντρικό μικρουπολογιστή με ισχυρό επεξεργαστή ο οποίος εξυπηρετεί και τη βελτιστοποίηση και τις διαδικασίες διεπαφής και επικοινωνίας με το διαδίκτυο. Βιβλιογραφία Brooke A., D. Kendrick, A. Meeraus, and R. Raman. (1998). GAMS, A User s Guide. GAMS Development Corporation, 262pp. Laaribi A., S.I.G. et analyse multicritère, Hèrmes Science Publications, Paris, pp Lychnaras V. and S. Rozakis, Economic Analysis of Perennial Energy Crop Production in Greece under the light of the new C.A.P., New MEDIT Ousterhout, 97 Ousterhout, Proceedings of the Fifth Annual Tcl/Tk Workshop 1997 Rozakis S., P.G.Soldatos, L.Kallivroussis, I.Nikolaou, Multiple Criteria Decision Making on bio-energy projects assisted by G.I.S.: The case of Farsala, J. of Geographical Information and Decision Analysis, Vol.5-1: Ροζάκης Σ., Παραγωγή ενέργειας από τη γεωργία στην Ελλάδα: Σημερινή κατάσταση και προοπτικές, σ , στην έκδοση Κ. Κριμπάς, Λ. Λουλούδης (επιμ.),ελληνική Γεωργία και Αγροτική Πολιτική, Ακαδημία Αθηνών. Sourie J-C, Energy crop supply in France, in Options Méditerannéenes, S. Rozakis & J-C. Sourie (eds.), Special Issue 'Comprehensive modeling of bio-energy systems', Series A- 48 CIHEAM. 5

Για το λόγο αυτό το σύστημα είναι εγκατεστημένο σε κεντρικό μικρουπολογιστή με ισχυρό επεξεργαστή ο οποίος εξυπηρετεί και τη βελτιστοποίηση και τις διαδικασίες διεπαφής και επικοινωνίας με το

Σχετικά έγγραφα

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΛΗΨΗΣ-ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ (Decision Support Systems) ΣΤΟΝ ΑΓΡΟ-ΔΑΣΙΚΟ ΤΟΜΕΑ

ΤΙΤΛΟΣ ΕΙΣΗΓΗΣΗΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΛΗΨΗΣ-ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ (Decision Support Systems) ΣΤΟΝ ΑΓΡΟ-ΔΑΣΙΚΟ ΤΟΜΕΑ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: Δρ. Αντώνιος Δ. Αθανασιάδης Δασολόγος-Περιβαλλοντολόγος Α.Π.Θ MSc-PhD Δασικής Πληροφορικής