ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΝΟΣ ΧΩΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΙΝΔΥΝΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ, ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΓΓΕΙΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΕΩΝ, ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΦΩΤΗ Β. ΚΑΤΣΟΓΙΑΝΝΟΥ Απόφοιτου Επιστήμης Υπολογιστών (BSc, Msc) ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΝΟΣ ΧΩΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2015

2

3 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ, ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΓΓΕΙΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΕΩΝ, ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΦΩΤΗ Β. ΚΑΤΣΟΓΙΑΝΝΟΥ Απόφοιτου Επιστήμης Υπολογιστών (BSc, Msc) ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΝΟΣ ΧΩΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Καθηγητής Ν. Συλλαίος, Επιβλέπων Καθηγητής Γ. Ζαλίδης, Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Αναπληρωτής Καθηγητής Ι. Γήτας, Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Καθηγητής Ν. Μισοπολινός, Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής Καθηγητής Δ. Παπαμιχαήλ, Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής Καθηγητής Ι. Θεοχάρης, Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής Επίκουρος Καθηγητής Θ. Αλεξανδρίδης, Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής

4 1

5 Περιεχόμενα Περιεχόμενα... 2 Πρόλογος... 8 Περίληψη Εισαγωγή Γενικά Σκοπός της Διατριβής Συμβολή της διατριβής Ανασκόπηση Βιβλιογραφίας Χωρικά Πολυκριτήρια Συστήματα Στήριξης Αποφάσεων (Σ.Σ.Α. Decision Support Systems-DSS) Χωρικά Πολυκριτήρια Συστήματα Στήριξης Αποφάσεων στην περιβαλλοντική διαχείριση Μέθοδοι Πολυκριτήριας Ανάλυσης Διαδικτυακά Ολοκληρωμένα Συστήματα Αγρο-Περιβαλλοντικής Διαχείρισης Το φαινόμενο της Ερημοποίησης Μέθοδοι εκτίμησης κινδύνου της Ερημοποίησης Έγκαιρη προειδοποίηση Πλημμυρικών Φαινομένων Εκτίμηση Κινδύνου Ρύπανσης υδάτων Λογισμικά Δεδομένα Μέθοδοι Λογισμικά Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Διαδικτυακά Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Web GIS) Λογισμικό Ανάπτυξης Διαδικτυακών Εφαρμογών Αρχές Σχεδιασμού Διεπαφής Διαδικτυακής Εφαρμογής Δεδομένα Δεδομένα Ερημοποίησης Χρονική επαναληψιμότητα Δεδομένα Εκτίμησης Πλημμυρικού Κινδύνου Δεδομένα Εκτίμησης Ποτάμιας Ρύπανσης Μέθοδοι Συστήματα Στήριξης Απόφασης Εκτίμηση Κινδύνου Ερημοποίησης Εκτίμηση Πλημμυρικών Φαινομένων

6 3.3.4 Εκτίμηση Κινδύνου Ρύπανσης υδάτων Αποτελέσματα - εφαρμογή σε περιοχές μελέτης Κίνδυνος Ερημοποίησης Περιοχή Μελέτης Ανάπτυξη λογισμικού για την εφαρμογή της μεθόδου AHP σε περιβάλλον Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών Εφαρμογή του μοντέλου ESAI στην περιοχή του Κιλκίς Έγκαιρη προειδοποίηση Πλημμυρικών Φαινομένων Περιοχή Μελέτης Λογισμικό Στήριξης Απόφασης Εκτίμηση Κινδύνου Ρύπανσης Ποτάμιων Υδάτων Περιοχή Μελέτης Ενοποιημένο σύστημα στήριξης αποφάσεων για την εκτίμηση περιβαλλοντικών κινδύνων Περιβάλλον εφαρμογής Συμπεράσματα Γενικά Προτάσεις Επέκτασης της Έρευνας Βιβλιογραφία Summary Παράρτημα Α Αλγόριθμος Υπολογισμού Ποτάμιας Ρύπανσης

7 Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 3.1 Περιγραφή και είδος των δεδομένων που έχουν συλλεχθεί για την εκτίμηση του κινδύνου ερημοποίησης Πίνακας 3.2 Διακύμανση και χρονική επαναληψιμότητα συλλογής των δεδομένων για τις προς μελέτη παραμέτρους Πίνακας 3.3 Χωρικές θέσεις Τηλεμετρικών Σταθμών Στρυμόνα Πίνακας 3.4 Όνομα, τύπος και περιγραφή των δεδομένων της υποκατηγορίας «Διοικητικά Δεδομένα» Πίνακας 3.5. Όνομα, τύπος και περιγραφή των δεδομένων της υποκατηγορίας «Υδρολογικά Δεδομένα» Πίνακας 3.6 Όνομα, τύπος και περιγραφή των δεδομένων της υποκατηγορίας «Περιβαλλοντικά Δεδομένα» Πίνακας 3.7 Συντεταγμένες Δικτύου Τηλεμετρίας Νέστου Πίνακας 3.8 Διοικητικά δεδομένα Πίνακας 3.9 Τοπογραφικά υπόβαθρα Πίνακας 3.10 Υδρολογικά δεδομένα Πίνακας 3.11 Χάρτες χρήσης γης Πίνακας 3.12 Γεωλογικά Δεδομένα Πίνακας 3.13 Οι τιμές της κλίμακας SAATY και η σημασία τους Πίνακας 3.14 Ο Πίνακας σύγκρισης τριών κριτηρίων Πίνακας 3.15 Τιμές Δείκτη RI (n = αριθμός κριτηρίων) Πίνακας 3.16 Δομή του δείκτη ESAI Πίνακας 3.17 Κλάσεις βροχόπτωσης και ο αντίστοιχος δείκτης ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.18 Κλάσεις ξηρασίας και ο αντίστοιχος δείκτης ευαισθησίας στην ερημοποίηση 68 Πίνακας 3.19 Διορθωτικός παράγοντας k σύμφωνα με τις κλάσεις της έκθεσης και της κλίσης Πίνακας 3.20 Κλάσεις της έκθεσης Πίνακας 3.21 Κλάσεις του βάθους εδάφους με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στη διάβρωση Πίνακας 3.22 Κλάσεις της κλίσης με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.23 Κλάσεις της σύστασης και συσχέτιση με τον δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.24 Αναθεωρημένος πίνακας του χάρτη εδαφών, μητρικού υλικού και απορροής Πίνακας 3.25 Κλάσεις μητρικού υλικού με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.26 Κλάσεις απορροής Πίνακας 3.27 Δείκτες που αποδόθηκαν στις κλάσεις της προστασίας από τη διάβρωση Πίνακας 3.28 Ερμηνεία της ονοματολογίας του CORINE και συσχέτιση της με την αντοχή στην ξηρασία και τον κίνδυνο πυρκαγιάς Πίνακας 3.29 Κλάσεις της φυτοκάλυψης με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση

8 Πίνακας 3.30 Κλάσεις της αντοχής στη ξηρασία με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.31 Κλάσεις του κινδύνου πυρκαγιάς με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.32 Κριτήρια αξιολόγησης της διαχείρισης Πίνακας 3.33 Δείκτες ευαισθησίας στην ερημοποίηση που αποδόθηκαν στις κλάσεις του Δείκτη Διαχειριστικής Ποιότητας Πίνακας 3.34 Μήτρα σύγκρισης ζευγών για το επίπεδο του κλίματος Πίνακας 3.35 Μήτρες σύγκριση ζευγών για το επίπεδο του εδάφους Πίνακας 3.36 Μήτρα σύγκρισης ζευγών για το επίπεδο της βλάστησης Πίνακας 3.37 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου κλιματικής ποιότητας με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.38 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου Ποιότητας εδάφους με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.39 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου Ποιότητας βλάστησης με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Πίνακας 3.40 Μήτρα σύγκρισης ζευγών για τα διασκευασμένα επίπεδα ποιότητας των τεσσάρων παραμέτρων που εισάγονται στο τελικό μοντέλο Πίνακας 3.41 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου κινδύνου ερημοποίησης Πίνακας 4.1 Μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής του Κιλκίς Πίνακας 4.2 Κατανομή των κλάσεων ευαισθησίας στην Ερημοποίηση στο Ν. Κιλκίς

9 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 3.1 O χάρτης του John Snow για τη Χωρική Μελέτη κρουσμάτων χολέρας στο Λονδίνο Εικόνα 3.2 Η δομή του ArcGIS Server Εικόνα 3.3 Εγκατάσταση σε μεμονωμένο υπολογιστή Εικόνα 3.4 : Χρήση Πολλών Υποδοχέων Αντικειμένων Εξυπηρετητή Εικόνα 3.5 Χρήση ενός «αφοσιωμένου» (Dedicated) Εξυπηρετητή Δικτύου Εικόνα 3.6 Τηλεμετρικοί σταθμοί Στρυμόνα για την εκτίμηση πλημμυρικού κινδύνου Εικόνα 3.7 Εμφάνιση των ισουψών γραμμών στην διαδικτυακή εφαρμογή με τρόπο που δείχνει την διαφοροποίηση του αναγλύφου Εικόνα 3.8 Δίκτυο Τηλεμετρίας Νέστου για την εκτίμηση κινδύνου ρύπανσης Εικόνα 4.1 Το ανάγλυφο στο Νομό Κιλκίς Εικόνα 4.2 Η κύρια οθόνη της εφαρμογής Εικόνα 4.3 Κύρια οθόνη εφαρμογής αναταξινόμησης χαρτών Εικόνα 4.4 Η οθόνη της επαναταξινόμησης χαρτών Εικόνα 4.5 Οθόνη επιλογής ψηφιδωτών χαρτών ως κριτήρια για την πολυκριτηριακή ανάλυση Εικόνα 4.6 Ο πίνακας επιλογής του επιπέδου σημαντικότητας για κάθε παράγοντα Εικόνα 4.7 Τα υπολογισμένα βάρη Εικόνα 4.8 Θέσεις των μετεωρολογικών σταθμών στο Νομό Κιλκίς Εικόνα 4.9 Χωρική κατανομή της βροχόπτωσης στο Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.10 Κατανομή της Θερμοκρασίας στο Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.11 Τελικός χάρτης ευαισθησίας στην Ερημοποίηση για τον Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.12 Επίπεδα δείκτη ποιότητας κλίματος (CQI) για τον Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.13 Κλάσεις παραμέτρων εδάφους που συγκροτούν τον παράγοντα ποιότητας εδάφους (SQI) για τον Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.14 Επίπεδα του δείκτη ποιότητας βλάστησης (VQI) για τον Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.15 Επίπεδα δεικτών ποιότητας (CQI, SQI, VQI και MQI)για τον Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.16 Η κεντρική οθόνη της εφαρμογής Εικόνα 4.17 Ενδεικτικό γράφημα Εικόνα 4.18 Περιγραφική απεικόνιση Εικόνα 4.19 Στατιστικά στοιχεία στάθμης νερού στην επιλεγμένη χρονική περίοδο Εικόνα 4.20 Η κεντρική οθόνη της εφαρμογής Εικόνα 4.21 Τα αποτελέσματα της εφαρμογής απεικόνισης ενδεχόμενων καταστάσεων συναγερμού, με σύγχρονη παράθεση στατιστικών στοιχείων και τιμών Εικόνα 4.22 Η εκτυπώσιμη αναφορά του συστήματος Εικόνα 4.23 Η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου Εικόνα 4.24 Ο χάρτης απεικόνισης συμβάντος κινδύνου ρύπανσης (κίτρινο χρώμα) Εικόνα 4.25 Τα περιεχόμενα και το υπόμνημα του χάρτη Εικόνα 4.26 Το εργαλείο ταυτοποίησης τηλεμετρικού σταθμού ή υδάτινου σώματος για την μελέτη των δεδομένων Εικόνα 4.27 Επιλογή εύρους ημερομηνιών των συμβάντων ρύπανσης Εικόνα 4.28 Απεικόνιση ιστορικών δεδομένων των συμβάντων ρύπανσης Εικόνα 4.29 εκτυπώσιμη αναφορά του συστήματος

10 Εικόνα 4.30 Το κεντρικό μενού της εφαρμογής Εικόνα 4.31 Εργαλείο Πλοήγησης Εικόνα 4.32 Εργαλείο αλλαγής χάρτη υποβάθρου Εικόνα 4.33 το μενού βοήθειας Εικόνα 4.34 Eργαλείο πλοήγησης του χάρτη Εικόνα 4.35 Το εργαλείο μέτρησης αποστάσεων Εικόνα 4.36 Εργαλείο προσθήκης σχολίου Εικόνα 4.37 Εργαλείο εκτυπώσεων Εικόνα 5.1 Η αρχιτεκτονική του Συστήματος

11 Πρόλογος Η παρούσα διατριβή ολοκληρώθηκε χάρη στη διαρκή υποστήριξη, βοήθεια και καθοδήγηση από πολλούς καθηγητές, συναδέλφους και φίλους τους οποίους και ευχαριστώ. Μέρος της διατριβής έγινε στο πλαίσιο των ευρωπαϊκών προγραμμάτων MOONRISES (Interreg III B Archimed), RIVERALERT (Interreg IV). και AUTONEST (Interreg IV). Ευχαριστώ ιδιαιτέρως τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Νικόλαο Συλλαίο για την καθοριστική επιστημονική του συμβολή, την καθοδήγησή του αλλά και την απεριόριστη ηθική στήριξη που μου προσέφερε όλα αυτά τα χρόνια. Ευχαριστώ τον καθηγητή κ. Γιώργο Ζαλίδη για την πολύτιμη καθοδήγησή του, την ενθάρρυνση και την εμπιστοσύνη που μου έδειξε. Ευχαριστώ τον επίκουρο καθηγητή κ. Θωμά Αλεξανδρίδη για το χρόνο που αφιέρωσε στη δόμηση της παρούσας εργασίας καθώς και για τις επιστημονικές του συμβουλές αλλά και τη διαρκή παρότρυνσή του. Ευχαριστώ τον καθηγητή κ. Ιωάννη Γήτα για τη στήριξη και το χρόνο που αφιέρωσε στην προσπάθεια ολοκλήρωσης της παρούσας διατριβής. Ευχαριστώ θερμά τον καθηγητή κ. Νικόλαο Μισοπολινό για τις πολύτιμες συμβουλές του αλλά και τις εμπειρίες που μου προσέφερε τόσο σε ακαδημαϊκό όσο και σε επαγγελματικό επίπεδο. Ευχαριστώ επίσης τα μέλη της επταμελούς επιτροπής, καθηγητή κ. Δημήτριο Παπαμιχαήλ και καθηγητή κ. Ιωάννη Θεοχάρη, για το χρόνο που αφιέρωσαν στην ανάγνωση της διατριβής και τις πολύτιμες συμβουλές τους. Καθοριστικά στην ολοκλήρωση της διατριβής συνέβαλαν και πολλοί συνεργάτες οι οποίοι συμμετείχαν στα ερευνητικά προγράμματα που φιλοξενηθήκαν στην παρούσα διατριβή. Ευχαριστώ την Ines Cherif για τη συμβολή της στη μεθοδολογία δημιουργίας των χαρτών κινδύνου ερημοποίησης. Ευχαριστώ τον Δρ. Απόστολο Αντωνιάδη για τη συμβολή και την πολύτιμη βοήθεια του στο θέμα της ρύπανσης των υδάτων, τον Δρ. Χαράλαμπο Σκουληκάρη για την καθοριστική βοήθεια του σε θέματα πλημμυρών καθώς και τον Δρ. Λάζαρο Μισοπολινό για τη συμβολή και καθοδήγησή του σε θέματα διαχείρισης δεδομένων τηλεμετρίας. Ευχαριστώ επίσης τον συνάδελφό μου Δρ. Γιώργο Παπαδόπουλο για τις συμβουλές του αλλά και την συμβολή του για την ολοκλήρωση της διατριβής. Ευχαριστώ το προσωπικό του Εργαστηρίου Τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικών Συστημάτων 8

12 Πληροφοριών, τον καθένα ξεχωριστά, για τη συμβολή τους και τη στήριξη που προσέφεραν κατά τη διάρκεια της υλοποίησης της παρούσας διατριβής. Τέλος ιδιαιτέρως ευχαριστώ την οικογένεια μου και την Αγλαΐα Χαλκιά για την απεριόριστη υποστήριξη και υπομονή που υπέδειξαν κατά τη διάρκεια των σπουδών μου. 9

13 Περίληψη Η παρακολούθηση του περιβάλλοντος, των κλιματικών αλλαγών, των περιβαλλοντικών κινδύνων και των πιθανών επιπτώσεων τους στον άνθρωπο, το περιβάλλον, την κοινωνία και την οικονομία αποτελεί επιτακτική ανάγκη στην εποχή μας. Η ανάπτυξη σύγχρονων εργαλείων επεξεργασίας γεωχωρικών πληροφοριών και στήριξης αποφάσεων συμβάλει καθοριστικά σε αυτή τη διαδικασία. Σύγχρονα εργαλεία και μέθοδοι όπως είναι η τηλεμετρία, η τηλεπισκόπηση, τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών και οι διαδικτυακές εφαρμογές μπορούν να προσφέρουν σημαντικά οφέλη στην ανάπτυξη τέτοιων εργαλείων. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η παρακολούθηση αγρο-περιβαλλοντικών κινδύνων, όπως είναι ο κίνδυνος ερημοποίησης, ο κίνδυνος πλημμύρας και ο κίνδυνος ρύπανσης των ποταμών, μέσω της δημιουργίας ολοκληρωμένων εργαλείων στήριξης αποφάσεων. Η διαδικασία απόφασης προκύπτει από τη συγχώνευση δεδομένων πολλαπλών πηγών όπως είναι η τηλεμετρία, η τηλεπισκόπηση, οι εργαστηριακές αναλύσεις, οι επιτόπιες παρατηρήσεις σε συνδυασμό με τη χωρική αλλά και χρονική υπόσταση των δεδομένων αυτών. Τρία συστήματα στήριξης απόφασης αναπτύχθηκαν ενώ μια διαδραστική διαδικτυακή πλατφόρμα γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών συνέβαλε στην ολοκλήρωση του συστήματος στήριξης απόφασης για την εκτίμηση περιβαλλοντικών κινδύνων. Στο σύστημα στήριξης απόφασης για την εκτίμηση κινδύνου ερημοποίησης, με περιοχή μελέτης τον νομό του Κιλκίς λήφθηκαν υπόψη γεωχωρικά και εργαστηριακά δεδομένα. Προσαρμόζοντας τη μεθοδολογία για τον εντοπισμό των περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών του προγράμματος Medalus και σε συνδυασμό με την πολυκριτήρια μέθοδο της Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας εντοπίστηκαν η περιοχές υψηλού κινδύνου ερημοποίησης της περιοχής μελέτης. Στο σύστημα εκτίμησης ποιότητας υδάτων, με περιοχή μελέτης τον ποταμό Νέστο, υλοποιήθηκε ένα χωρικό πολυκριτήριο σύστημα αποφάσεων το οποίο βασίζεται σε δεδομένα φυσικοχημικών παραμέτρων που προέρχονται από το δίκτυο τηλεμετρικών σταθμών παρακολούθησης που έχει εγκατασταθεί κατά μήκος του ποταμού. Δημιουργήθηκε έτσι ένα πολυκριτήριο σύστημα στήριξης αποφάσεων πραγματικού χρόνου τα αποτελέσματα του οποίου ανάγονται χωρικά και προβάλλονται σε διαδραστική διαδικτυακή εφαρμογή χαρτογραφικών δεδομένων. 10

14 Στο σύστημα εκτίμησης κινδύνου πλημμύρας, με περιοχή μελέτης τη λεκάνη απορροής του ποταμού Στρυμόνα, λαμβάνονται υπόψη ποσοτικά δεδομένα τηλεμετρίας σε συνδυασμό με τοπογραφικά και γεωγραφικά δεδομένα, προκειμένου να αναπτυχθεί ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης για φαινόμενα πλημμύρας. Το σύστημα επεξεργάζεται δεδομένα τηλεμετρίας σε πραγματικό χρόνο και εξάγει ειδοποιήσεις και αναφορές σε περίπτωση που παρατηρηθεί κάποιο φαινόμενο. Η δημιουργία μιας διαδικτυακής πλατφόρμας γεωγραφικών συστημάτων συμβάλει στην ολοκλήρωση των τριών ανωτέρω συστημάτων. Η πλατφόρμα λειτουργεί ως κόμβος συγχώνευσης πολλαπλών πηγών πληροφοριών με στόχο την παροχή της πληρέστερης δυνατής εικόνας για την περιοχή ενδιαφέροντος. Η παροχή πληροφορίας σε πραγματικό χρόνο και η έκδοση δελτίων συναγερμού με περιγραφικό και οπτικό τρόπο (χάρτες, γραφήματα, χρωματισμός σημείων) συμβάλει στην έγκαιρη προειδοποίηση και ενημέρωση των ενδιαφερόμενων χρηστών ή φορέων με στόχο την έγκαιρη κινητοποίηση και λήψη μέτρων αντιμετώπισης των πιθανών κινδύνων. 11

15 1 Εισαγωγή 1.1 Γενικά Η λήψη αποφάσεων βάση πολλαπλών κριτηρίων αποτελεί επιτακτική ανάγκη στην εποχή μας. Τα Συστήματα Στήριξης Αποφάσεων χρησιμοποιούνται ευρέως τα τελευταία χρόνια σε πολλούς τομείς της κοινωνίας, της διοίκησης και της επιστήμης και έχουν ως στόχο τη διευκόλυνση της λήψης απόφασης μέσω των αλγόριθμων που έχουν αναπτυχθεί και συνεχίζουν να αναπτύσσονται. Η αυτοματοποίηση των διαδικασιών αυτών με τη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών έχουν κάνει τη διαδικασία ακόμα ποιο εύκολη, γρήγορη και αξιόπιστη. Επιτακτική ανάγκη στην εποχή μας αποτελεί επίσης η παρακολούθηση του περιβάλλοντος, των κλιματικών αλλαγών, των περιβαλλοντικών κινδύνων και των πιθανών επιπτώσεών τους στον άνθρωπο, το περιβάλλον, την κοινωνία και την οικονομία. Μεγάλη βοήθεια στον τομέα αυτό προσφέρουν οι σύγχρονες μέθοδοι όπως αυτές της Τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Η παρακολούθηση της Γης μέσω δορυφόρων και τηλεμετρικών σταθμών, καθώς και η δυνατότητα επεξεργασίας μεγάλου όγκου χωρικών δεδομένων από τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών αποτελούν πλέον βασικά εργαλεία των αγρο-περιβαλλοντικών επιστημών. Οι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι όπως είναι οι πλημμύρες, η ρύπανση των ποταμών και η ερημοποίηση έχουν άμεσο αντίκτυπο στην κοινωνία και την οικονομία της χώρας δημιουργώντας πολλαπλά προβλήματα όπως μείωση της παραγωγής, ρύπανση του περιβάλλοντος και καταστροφή δημόσιας και ιδιωτικής περιουσίας, θέτοντας πολλές φορές σε κίνδυνο ακόμα και ανθρώπινες ζωές. Παράλληλα συντελούν στη μείωση της βιοποικιλότητας πλήττοντας την ήδη επιβαρυμένη χλωρίδα και πανίδα της χώρας. Η εκτίμηση περιβαλλοντικών κινδύνων στην Ελλάδα αλλά και διεθνώς έχει μελετηθεί σε πλήθος ερευνητικών έργων, εργασιών και μελετών κυρίως σε ότι αφορά την εκτίμηση μεμονωμένων κατηγοριών κινδύνου όπως ο κίνδυνος πλημμύρας, ο κίνδυνος ερημοποίησης, η ατμοσφαιρική ρύπανση και ο κίνδυνος ρύπανσης των υδάτων. Παράλληλα έχουν εμφανιστεί και μία σειρά διαδραστικών διαδικτυακών εφαρμογών με στόχο τη διάθεση των αποτελεσμάτων στο ευρύ κοινό ή σε εξειδικευμένους αποδέκτες, όπως οι διαδραστικοί χάρτες κινδύνου πλημμύρας που έχουν διατεθεί από την Υπηρεσία Περιβάλλοντος της Μεγάλης Βρετανίας (UK Environment Agency). 12

16 Εργασίες όπως παρουσιάστηκαν από τούς Alexandridis et al., (1998) και Mouratidis et al., (2012) έχουν αναδείξει τη σημασία της χρήσης σύγχρονων εργαλείων παρατήρησης της Γης για την εκτίμηση πλημμυρών στον ελλαδικό χώρο. Σε διεθνές επίπεδο έχει δημοσιευθεί πληθώρα εργασιών με αντικείμενο τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και της Τηλεπισκόπησης (Henry et al., 2002) αλλά και μελέτες σχετικά με την αξιοποίηση πολυκριτήριων μεθόδων στήριξης απόφασης για την εκτίμηση πλημμυρικού κινδύνου (Levy et al., 2005). Τέλος δεν θα πρέπει να παραληφθούν οι διεθνείς προσπάθειες με στόχο τη θεσμοθέτηση ενός διεθνούς πλαισίου σχετικά με την αξιολόγηση αλλά και την αντιμετώπιση τέτοιων φαινομένων με παραδείγματα όπως η Οδηγία 2007/60/EC της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Εργασίες που αφορούν στο αντικείμενο της εφαρμογής πολυκριτήριων συστημάτων στήριξης απόφασης στον τομέα ποτάμιας ρύπανσης έχουν δημοσιευθεί από τους Duckstein et al. (1994), Simonovic et al. (1997), οι Lotov et al. (1997) και Srdjevic et al. (2002). Στον τομέα της ερημοποίησης έχουν ολοκληρωθεί μία σειρά από εθνικά και διεθνή προγράμματα όπως το ASMODE ( ) με στόχο την αξιολόγηση των μεθόδων της δορυφορικής τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του εύρους και της εξέλιξης της ερημοποίησης στην περιοχή της Μεσογείου, τα DeMon 1 ( ) και DeMon 2 ( ) με στόχο την παρακολούθηση του φαινομένου της ερημοποίησης στην Λεκάνη της Μεσογείου με τη χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπησης καθώς και πλήθος άλλων προγραμμάτων όπως τα DeSurvey ( ), Medalus ( ) και Medimont ( ). Εργασίες σχετικά με το φαινόμενο της ερημοποίησης έχουν δημοσιευθεί σε παγκόσμιο επίπεδο (Reynolds et al., 2007). Προσπάθειες για την ανάπτυξη μοντέλων με χρήση μεθόδων τηλεπισκόπησης και μοντέλων ασαφούς λογικής (Lin & Chen, 2010) όπως και ανάπτυξης συστημάτων στήριξης απόφασης με χρήση γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (Stassopoulou et al., 1998) έχουν γίνει σε διεθνές επίπεδο. Στην Ελλάδα ενδεικτικό είναι το πρόγραμμα MOONRISES ( ) με στόχο τη δημιουργία ενός Ολοκληρωμένου Συστήματος για την Παρακολούθηση και την Αποτίμηση των κινδύνων Ερημοποίησης στο οποίο εταίρος ήταν το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον στη χρήση των Συστημάτων Στήριξης Αποφάσεων στα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών. Η διαπίστωση ότι σε πληθώρα αποφάσεων απαιτείται η διαχείριση ή τουλάχιστον η συνεκτίμηση της γεωγραφικής πληροφορίας οδήγησαν στην χρήση συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών για τη λήψη αποφάσεων (Αναγνωστόπουλος & Βαβάτσικος, 2007) Τα ιδιάζοντα χαρακτηριστικά των 13

17 χωρικών αποφάσεων απαιτούν τη δημιουργία νέων μεθοδολογιών και προσεγγίσεων. Τέτοια χαρακτηριστικά είναι (Malczewski J., 1999): Ο μεγάλος αριθμός εναλλακτικών αποφάσεων. Το γεγονός ότι τα αποτελέσματα και οι επιπτώσεις των αποφάσεων μεταβάλλονται χωρικά. Κάθε απόφαση εκτιμάται με βάση πολλαπλά κριτήρια. Κάποια κριτήρια μπορεί να είναι ποσοτικά και κάποια άλλα ποιοτικά. Τυπικά συνηθίζεται να εμπλέκονται περισσότεροι από ένας λήπτης απόφασης ή ομάδα ενδιαφέροντος στη διαδικασία λήψης απόφασης. Oι λήπτες απόφασης μπορεί να έχουν διαφορετικές απόψεις σε ότι αφορά στη σχετική σημαντικότητα των κριτηρίων και τις επιπτώσεις των αποφάσεων. Οι αποφάσεις σε τέτοιου είδους συστήματα πολλές φορές περικλείονται από αβεβαιότητα. 1.2 Σκοπός της Διατριβής Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου Χωρικού Συστήματος Στήριξης Αποφάσεων για την Εκτίμηση Περιβαλλοντικών Κίνδυνων με επιμέρους στόχους: Τη δημιουργία τριών επιμέρους υποσυστημάτων με σκοπό την κάλυψη των κινδύνων που αφορούν στην ερημοποίηση, την ποιότητα των υδάτων και τον κίνδυνο πλημμύρας. o o o Το υποσύστημα εκτίμησης κινδύνου ερημοποίησης, για τον εντοπισμό περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών, επιδιώκει τη δημιουργία ενός εύχρηστου μοντέλου για την εκτίμηση κινδύνου ερημοποίησης. Το υποσύστημα εκτίμησης ποιότητας υδάτων έχει ως στόχο τη δημιουργία ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης το οποίο ενσωματώνει τα περιβαλλοντικά πρότυπα και τις ευρωπαϊκές οδηγίες για την ποιότητα των υδάτινων πόρων. Το υποσύστημα έγκαιρης προειδοποίησης πλημμυρικών φαινομένων έχει ως στόχο την έκδοση συναγερμών σε περίπτωση που παρατηρούνται ή τείνουν να παρατηρηθούν φαινόμενα πλημμύρας.. 14

18 Την ολοκλήρωση των επιμέρους υποσυστημάτων σε μιας ενιαία διαδικτυακή πλατφόρμα λήψης αποφάσεων, με χαρακτηριστικά όπως: o o o Η ενσωμάτωση πολλαπλών επιπέδων γεωγραφικών πληροφοριών. Η συνεχής ανατροφοδότηση με δεδομένα πραγματικού χρόνου. Η διαχείριση δεδομένων παρατήρησης γης, πολλών και διαφορετικών πηγών, και τη συγχώνευση αυτών σε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο σύστημα 1.3 Συμβολή της διατριβής Η συμβολή της παρούσας διατριβής στην έρευνα αλλά και την κοινωνία συμβαδίζει με τα πρωτότυπα σημεία τα οποία παρουσιάζει. Τα σημεία αυτά είναι: Η ολοκλήρωση διαφορετικών μεθόδων πολυκριτήριας ανάλυσης για την εκτίμηση περιβαλλοντικών κινδύνων με τη δημιουργία μιας κοινής διεπαφής. Η συγχώνευση δεδομένων (data fusion) πολλαπλών επιπέδων και διαφορετικών πηγών. Συγκεκριμένα γίνεται χρήση και συνδυασμός δεδομένων πεδίου, τηλεπισκόπησης, γεωχωρικών δεδομένων, δεδομένων χημικών και φυσικοχημικών αναλύσεων και δεδομένων τηλεμετρίας, τα οποία διαφοροποιούνται τόσο χωρικά όσο και χρονικά. Η χρήση χρονικά αλλά και χωρικά μεταβαλλόμενων κριτηρίων τα οποία αλληλεπιδρούν έτσι ώστε να δοθεί η πληρέστερη δυνατή εικόνα για την περιοχή μελέτης μέσα από ένα ενοποιημένο διαδραστικό πληροφοριακό σύστημα. Η δημιουργία λογισμικού και εργαλείων για την διαδραστική λειτουργία του συστήματος. Η δυνατότητα που παρέχεται στους χρήστες στα πλαίσια της Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας, να επιλέγουν παραμέτρους, να καθορίζουν την σημαντικότητα και τα βάρη σύμφωνα με την τεχνογνωσία ή με βάση τη βιβλιογραφία, να αναλύουν τα αποτελέσματα και στη συνέχεια να επανακαθορίζουν τα βάρη και να αναλύουν συγκριτικά τις διαφορές. Το γεγονός αυτό διευκολύνει σημαντικά τους λήπτες απόφασης επιτρέποντας την σύγκριση μέτρων διαχείρισης και οικονομικών μέτρων. Η Δυνατότητα επαλήθευσης της συνέπειας των κρίσεων που έχουν γίνει μέσο της πολυκριτήριας ανάλυσης μέσω του Λόγου Συνέπειας (C.R.). Η διατριβή αποσκοπεί με αυτόν τον τρόπο να αποτελέσει ουσιαστικά μια καινοτόμα διεπαφή στα χέρια τόσο των αρμόδιων αρχών μιας περιοχής όσο και στα χέρια της 15

19 επιστημονικής κοινότητας προσφέροντας μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα παρακολούθησης και έγκαιρης προειδοποίησης για φαινόμενα τα οποία ενέχουν κινδύνους για την περιβαλλοντική κατάσταση μιας περιοχής. 16

20 2 Ανασκόπηση Βιβλιογραφίας 2.1 Χωρικά Πολυκριτήρια Συστήματα Στήριξης Αποφάσεων (Σ.Σ.Α. Decision Support Systems-DSS) Εξαιτίας της ποικιλομορφίας των προσεγγίσεων στη διαδικασία της λήψης απόφασης και του εύρους των τομέων στους οποίους λαμβάνονται αποφάσεις η έννοια των Συστημάτων Στήριξης Αποφάσεων είναι πολύ ευρεία. Ένας αρκετά γενικός ορισμός των Συστημάτων Στήριξης Αποφάσεων (Σ.Σ.Α) τα ορίζει ως «πληροφοριακά συστήματα τα οποία βοηθούν τους λήπτες αποφάσεων να λαμβάνουν αποφάσεις». Τα Σ.Σ.Α. υποστηρίζουν μια απόφαση συλλέγοντας πληροφορίες, δημιουργώντας εναλλακτικά σενάρια και υποστηρίζοντας τη διαδικασία επιλογής με την εκτίμηση, την αξιολόγηση και τη σύγκριση των εναλλακτικών σεναρίων, (Αναγνωστόπουλος & Βαβάτσικος, 2007 και Malczewski, 1999) Χωρικά Πολυκριτήρια Συστήματα Στήριξης Αποφάσεων στην περιβαλλοντική διαχείριση Σήμερα, περισσότερο από κάθε άλλη φορά, είναι επιτακτική η ανάγκη τόσο για την αειφορική διαχείριση του περιβάλλοντος όσο και για την πρόβλεψη των αλλαγών που θα συμβούν στο μέλλον. Η ανάγκη αυτή έχει οδηγήσει την επιστημονική κοινότητα στη διερεύνηση τρόπων μοντελοποίησης των διεργασιών αυτών μέσα σε ένα Χωρικό Σύστημα το οποίο να στηρίζει τη Λήψη Αποφάσεων (Συλλαίος κ.α., 2007). Πλήθος πολυκριτήριων μεθόδων στήριξης αποφάσεων έχουν ερευνηθεί και έχουν εφαρμοστεί σε τομείς όπως η διαχείριση φυσικών πόρων, οι φυσικές καταστροφές, η γεωργία και οι χρήσεις γης Μέθοδοι Πολυκριτήριας Ανάλυσης Μία σειρά μεθόδων πολυκριτήριας ανάλυσης έχουν αναπτυχθεί και εφαρμοστεί με επιτυχία σε πολυκριτήρια προβλήματα στον τομέα του περιβάλλοντος. Παραδείγματα πολυκριτηρίων μεθόδων που χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον τομέα είναι: Μέθοδοι Σχέσεων Υπεροχής (Outranking Concordance methods) Η ELECTRE (Roy, 1968) και η PROMETHEE (Preference Ranking Organization METHod for Enrichment of Evaluations)(Brans, 1982) αποτελούν δύο από τις πλέον γνωστές μεθόδους αυτής της κατηγορίας. Οι μέθοδοι ELECTRE και PROMETHEE χρησιμοποιούνται κυρίως σε διανυσματικές μεθόδους ανάλυσης, με στόχο την κατάταξη των εγγραφών της Γεωγραφικής Βάσης Δεδομένων (Laaribi et al., 1996). Η εφαρμογή των μεθόδων αυτών σε περιπτώσεις που 17

21 γίνεται χρήση ψηφιδωτών δεδομένων είναι ιδιαίτερα δύσκολη εξαιτίας του μεγάλου αριθμού εναλλακτικών που υπολογίζονται, δεδομένου ότι κάθε ψηφίδα ενός ψηφιδωτού χάρτη αποτελεί εναλλακτική προς αξιολόγηση (Marinoni, 2006) Σταθμισμένος Γραμμικός Συνδυασμός (Weighted Linear Combination) Ο Σταθμισμένος Γραμμικός Συνδυασμός είναι μία από τις δημοφιλέστερες μεθόδους στα χωρικά πολυκριτήρια συστήματα στήριξης αποφάσεων (Malczewski 1999). Η μέθοδος βασίζεται στην έννοια του σταθμισμένου μέσου όρου (Weighted Average) επιτρέποντας στον λήπτη απόφασης να θέσει την σχετική βαρύτητα του κάθε κριτηρίου. Ασαφής Σταθμισμένος Γραμμικός Συνδυασμός (Fuzzy WLC) Ο Ασαφής Σταθμισμένος Γραμμικός Συνδυασμός βασίζεται την επέκταση του Σταθμισμένου Γραμμικού Συνδυασμού κάνοντας χρήση μεθόδων ασαφούς λογικής. Υπολογιστικά η διαδικασία βασίζεται στην επέκταση της άλγεβρας των πραγματικών αριθμών στους αντίστοιχους ασαφείς που αποδίδουν τα επίπεδα έντασης της κλίμακας των προτιμήσεων (Αναγνωστόπουλος & Βαβάτσικος, 2007). Μέθοδος του Σταθμισμένου Μέσου Κατάταξης (Ordered Weighted Average) Η μέθοδος του Σταθμισμένου Μέσου Κατάταξης προτάθηκε το 1988 από τον Yager (Yager, 1988) ενώ πιο πρόσφατα τροποποιήθηκε έτσι ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί σε ψηφιδωτά αρχεία γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (Eastman & Jiang, 1996). Η μέθοδος του Σταθμισμένου Μέσου Κατάταξης στοχεύει στο να απαντήσει στο ερώτημα του αν και κατά πόσο οι βαρύτητες των κριτηρίων παραμένουν σταθερές στο σύνολο της εξεταζόμενης περιοχής. Έτσι η μέθοδος επιτρέπει να διαφοροποιηθεί η ανάλυση δίνοντας έμφαση στις ιδιαιτερότητες της υπό εξέταση περιοχής και επιτρέποντας να αναπτυχθούν στρατηγικές για την υποστήριξη της τελικής απόφασης (Jiang & Eastman, 2000) Διαδικτυακά Ολοκληρωμένα Συστήματα Αγρο-Περιβαλλοντικής Διαχείρισης Παράλληλα με την πρόοδο των τεχνολογιών του διαδικτύου αλλά και των εφαρμογών γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών εμφανίστηκαν και μια σειρά από διαδικτυακά ολοκληρωμένα συστήματα αγρο-περιβαλλοντικής διαχείρισης. Τα συστήματα αυτά συνήθως απαρτίζονται από μια βάση γεωχωρικών δεδομένων (γεωβάση) ενώ μια διαδραστική διεπαφή χρήστη (user interface) επιτρέπει στους χρήστες να πλοηγηθούν στο 18

22 γεωγραφικό περιεχόμενο αλλά και να πραγματοποιήσουν λειτουργίες όπως η αναζήτηση στον χάρτη, η επιλογή επιπέδων πληροφορίας, η εξαγωγή πληροφορίας αλλά και άλλες εξειδικευμένες λειτουργίες ανάλογα με την περίπτωση που εξετάζει το κάθε σύστημα. Παράδειγμα τέτοιας εφαρμογής είναι μεταξύ άλλων το SIM (System for Integrated Monitoring) (Pinheiro et al., 2009) το οποίο κάνοντας χρήση των διαδικτυακών γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών σε συνδυασμό με τη δυναμική τροφοδότηση δεδομένων αποσκοπεί στο να αποτελέσει ένα λογισμικό το οποίο θα αποδώσει στους επιστήμονες αλλά και τους υπόλοιπους ενδιαφερόμενους ένα εργαλείο το οποίο θα είναι σε θέση να προσφέρει επικαιροποιημένα περιβαλλοντικά δεδομένα. Το SIM συνδυάζει δεδομένα πολλαπλών πηγών, όπως είναι τα δεδομένα δορυφορικής τηλεπισκόπησης, οι αεροφωτογραφίες και τα δεδομένων πεδίου, ενώ έχει ως αποδέκτες τους επιστήμονες (βιολόγους, γεωλόγους, ωκεανογράφους), τους τουρίστες, τις κυβερνητικές υπηρεσίες αλλά και τις τοπικές κοινότητες. Παρόμοια συστήματα έχουν δημιουργηθεί για την διαχείριση υγροτόπων (Kou et al., 2012), την παρακολούθηση δασικών πυρκαγιών (Stipaničev et al., 2011), την πρόβλεψη και παρακολούθηση πλημμυρικών συμβάντων (Mioc et al., 2007), τη διαχείριση υδατικών πόρων (Skoulikaris et al., 2014) καθώς και για πολλές άλλες περιπτώσεις θεμάτων που αφορούν στο περιβάλλον αλλά και σε άλλα θέματα. Από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση προκύπτει η έλλειψη πολυθεματικών ολοκληρωμένων συστημάτων καθώς και η περιορισμένη ανάπτυξη συστημάτων που παρέχουν πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή επιχειρείται η γεφύρωση τριών διαφορετικών συστημάτων και η συγχώνευση των δεδομένων τους με στόχο τη δημιουργία μια κοινής διεπαφής πληροφοριών που στοχεύει στην ολοκληρωμένη διαχείριση περιβαλλοντικών κινδύνων σε επίπεδο λεκάνης απορροής. Παράλληλα σημαντικό βάρος δίνεται στην έγκαιρη προειδοποίηση με χρήση αλλά και επεξεργασία δεδομένων πολλαπλών πηγών σε πραγματικό χρόνο μέσω ανάπτυξης ειδικού λογισμικού. 19

23 2.2 Το φαινόμενο της Ερημοποίησης Ο ορισμός της ερημοποίησης έχει εξελιχθεί με το πέρασμα του χρόνου. Για παράδειγμα, το Περιβαλλοντικό Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών (UNEP) συχνά αναθεωρούσε την ερμηνεία του για το φαινόμενο αυτό. Το 1977, η ερημοποίηση ερμηνεύονταν ως «η μείωση ή καταστροφή της βιολογικής δυναμικότητας του εδάφους η οποία μπορεί να οδηγήσει σε συνθήκες ερήμου ή υποβάθμισης ενός οικοσυστήματος το οποίο ακολουθεί μία συνεχή μείωση της βιολογικής δυναμικότητάς του». Το 1984, το UNEP συμφώνησε με την Οργάνωση Τροφίμων και Γεωργίας (FAO) στον ορισμό της ερημοποίησης ως το αποτέλεσμα κοινωνικο-οικονομικών, φυσικών και ανθρώπινων διαδικασιών οι οποίες προκαλούν αλλαγές στην ισορροπία του εδάφους, της βλάστησης, της ατμόσφαιρας και του νερού σε περιοχές η οποίες χαρακτηρίζονται από ξηρασία και δυσμενείς εδαφολογικές και κλιματικές συνθήκες. Αργότερα, το 1991, μια τρίτη αναθεώρηση του ορισμού αναγνώρισε την ερημοποίηση ως «υποβάθμιση της γης σε άγονες, ημι-άγονες και ξηρές περιοχές, εξαιτίας κυρίως των αρνητικών ανθρώπινων παρεμβάσεων», όπου ο όρος γη αναφέρεται στο έδαφος και τους υδάτινους πόρους, την επιφανειακή διάστρωση και τη φυσική βλάστηση. Το 1994, ο προηγούμενος ορισμός επεκτάθηκε έτσι ώστε να συμπεριλάβει και τις κλιματικές μεταβολές ως αιτία ερημοποίησης μαζί με την ανθρώπινη παρέμβαση. Εξαιτίας του αυξημένου ενδιαφέροντος της διεθνούς κοινότητας για τους κινδύνους της ερημοποίησης και τις πιθανές οικολογικές και κοινωνικό-οικονομικές επιπτώσεις, αρκετές μελέτες ασχολήθηκαν με το φαινόμενο της ερημοποίησης. Κύριοι στόχοι ήταν η κατανόηση των μηχανισμών της ερημοποίησης, ο προσδιορισμών των αιτιών και η εκτίμηση των επιπτώσεων του φαινομένου. Παραδείγματα τέτοιων μελετών συναντώνται στα προγράμματα DISMED, Medalus, DeMon, DESERTLINKS, LADAMER και DeSurvey. Ακολουθώντας τον πιο πρόσφατο ορισμό, ο οποίος προτάθηκε από το UNEP, η παρούσα εργασία στοχεύει στη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος για την εκτίμηση των κινδύνων της ερημοποίησης καθώς και στην παροχή ενός χάρτη κινδύνου ο οποίος θα επιτρέψει στους λήπτες αποφάσεων να οδηγηθούν στις κατάλληλες ενέργειες για τις επηρεασμένες περιοχές και να προωθήσουν τους κατάλληλους κανονισμούς διαχείρισης στις περιοχές που δεν έχουν επηρεαστεί από το φαινόμενο της ερημοποίησης έτσι ώστε να αποφευχθούν πιθανά μελλοντικά προβλήματα Μέθοδοι εκτίμησης κινδύνου της Ερημοποίησης Ένας περιορισμένος κατάλογος των προγραμμάτων σχετικών με την ερημοποίηση στις χώρες της Βόρειας Μεσογείου παρουσιάζεται παρακάτω: 20

24 ASMODE ( ) Αξιολόγηση των μεθόδων της δορυφορικής τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του εύρους και της εξέλιξης της ερημοποίησης στην περιοχή της Μεσογείου Στόχοι της ASMODE ήταν να αξιολογήσει τη δυνατότητα της δορυφορικής τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) με σκοπό τη μελέτη, την παρακολούθηση και ενδεχομένως τον έλεγχο της δυναμικής της ερημοποίησης στην περιοχή της Μεσογείου, καθώς επίσης και στο να κλείσει το «χάσμα της κλίμακας» ανάμεσα στα πειράματα ενέργειας και την ανταλλαγή ύδατος στην επιφάνεια της γης, και τις διαδικασίες ερημοποίησης που συντελούνται σε εθνικό και τοπικό επίπεδο. DeMon 1 ( ) & DeMon 2 ( ) Παρακολούθηση του φαινομένου της ερημοποίησης στην Λεκάνη της Μεσογείου με τη χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπησης. Το πρόγραμμα αυτό, επιδοτούμενο από την Ευρωπαϊκή Ένωση, ανέπτυξε μεθόδους για την παρακολούθηση και την απεικόνιση της διαδικασίας της υποβάθμισης των γαιών στη Μεσόγειο. Στη διαδικασία αυτή σημαντικό ρόλο έπαιξαν οι τεχνικές της τηλεπισκόπησης και των ΓΣΠ. Η εξομοίωση των διαδικασιών της ερημοποίησης έκανε το φαινόμενο περισσότερο κατανοητό κάτι που είναι ιδιαιτέρως σημαντικό για τη λήψη αποτελεσματικών μέτρων κατά της ερημοποίησης. Η πρώτη φάση του προγράμματος DeMon 1 εστίασε στην πειραματική διερεύνηση μεθόδων παρακολούθησης και δημιουργίας μοντέλων. Δεύτερη φάση & DeMon 2 με σκοπό να τελειοποιήσει της μεθόδους που αναπτύχθηκαν στην προηγούμενη φάση. Οι περιοχές μελέτης του προγράμματος ήταν το Guadalantin στην Ισπανία η λεκάνη απορροής του La Peyne στη Γαλλία και τα όροι Αστερουσσία της Κρήτης. DESERTLINKS ( ) Αντιμετώπιση της ερημοποίησης στην Ευρωπαϊκή Μεσόγειο: σύνδεση της επιστήμης με τους επενδυτές. Το πρόγραμμα αυτό είχε ως σκοπό να υποστηρίξει τους επενδυτές σε τοπικό και εθνικό επίπεδο για την αντιμετώπιση της ερημοποίησης. Χρησιμοποίησε στην πράξη τα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών για την καταπολέμηση του φαινομένου σε διαφορές γεωγραφικές κλίμακες, από τοπικό μέχρι πανευρωπαϊκό επίπεδο, ενώ επίσης το πρόγραμμα παρείχε δείκτες για την παρακολούθηση της ερημοποίησης καθώς και σύνθεση 21

25 της κατανόησης των φυσικών και κοινωνικο-οικονομικών διαδικασιών που την προκαλούν. Παρουσίασε τους τρόπους με τους οποίους οι Μεσογειακές ευζωνικές χρήσεις επηρεάζουν την ερημοποίηση, αλλά και το πώς μπορούν να μετριαστούν οι συνέπειες της ερημοποίησης με το να ληφθούν διαφορετικές διαχειριστικές αποφάσεις, τόσο σε δημόσιο όσο και σε ιδιωτικό επίπεδο με την εφαρμογή πρακτικών τεχνικών διαχείρισης της γης. Περιοχές μελέτης: περιοχή Alentejo στην Πορτογαλία, η λεκάνη Guadalentín στην Ισπανία, η λεκάνη Agri στην Ιταλία και το νησί της Λέσβου στην Ελλάδα. DeSurvey (2005 μέχρι σήμερα). Σύστημα για την παρακολούθηση και εκτίμηση της ερημοποίησης Παρά τις σχετικές αποφάσεις που στοχεύουν στην αντιμετώπιση της ερημοποίησης υπάρχει έλλειψη τυποποιημένων διαδικασιών που μπορούν να εφαρμοστούν στην πράξη. Το πρόγραμμα αυτό φιλοδοξεί να καλύψει το πιο πάνω κενό συμπληρώνοντας την εκτίμηση της κατάστασης της ερημοποίησης με έγκαιρες προειδοποιήσεις κινδύνου και εκτίμηση ευαισθησίας των εμπλεκομένων συστημάτων χρήσεων γης. Για τον σκοπό αυτό οι αλληλεπιδρούσες συνέπειες των κλιματικών και ανθρώπινων παραγόντων που οδηγούν στη ερημοποίηση θα ληφθούν υπόψη με ένα δυναμικό τρόπο. Ο σκοπός του προγράμματος είναι η δημιουργία ενός εύχρηστου συνόλου ολοκληρωμένων διαδικασιών με εφαρμογές και εκπαιδευτικά παραδείγματα σε Ευρωπαϊκό και εθνικό επίπεδο. Οι επιδόσεις του προγράμματος DeSyrvey σε περιοχές εκτός της Ευρώπης θα εξεταστούν περαιτέρω με βάση άλλες διαθέσιμες πρακτικές σε χώρες της Βόρειας Αφρικής αλλά και στην κεντρική Χιλή και στη ΒΔ Κίνα. Περιοχές μελέτης: Λαγκαδάς και κεντρική Κρήτη στην Ελλάδα, η περιοχή La Mancha στην Ισπανία και η περιοχή Alentejo στην Πορτογαλία. Medalus ( ) Ερημοποίηση και Χρήσεις Γης στη Μεσόγειο. Το πρόγραμμά Medalus αναζητά την καλύτερη κατανόηση ενός ευρέως φάσματος περιβαλλοντικών προβλημάτων και την πρόταση και ανάπτυξη επιλογών για την βελτίωση τους. Στην τρίτη του φάση το πρόγραμμα στόχευσε στην ανάπτυξη και εφαρμογή της μεθοδολογίας για τη χρήση των δεικτών της ερημοποίησης έτσι ώστε να ταυτοποιηθούν οι Περιβαλλοντικά Ευαίσθητες περιοχές σε τοπικό επίπεδο. Το έργο πραγματοποιήθηκε σε περιοχές οι οποίες είναι ευαίσθητες στην ερημοποίηση. Οι περιοχές αυτές ήταν : η λεκάνη Guadalentín-Segura στην Ισπανία, η λεκάνη Agri στην Ιταλία, η περιοχή Alentjo στην 22

26 Πορτογαλία και το νησί της Λέσβου στην Ελλάδα. Το πρόγραμμα επίσης διερεύνησε και τη δυνατότητα να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της ερημοποίησης σε ολόκληρη την Μεσόγειο. MEDIMONT & MEDIMONT PECO ( ). Ένα πολυεθνικό, πολυεπιστημονικό ερευνητικό πρόγραμμα για το ρόλο και τη θέση των βουνών στην ερημοποίηση των Μεσογειακών ορεινών περιοχών. Ο σκοπός του προγράμματος ήταν η καλύτερη κατανόηση της διαδικασίας της ερημοποίησης στα βουνά της Μεσογείου κάτω από διάφορες φυσικές συνθήκες και ανθρώπινες επεμβάσεις και η πρόταση τρόπων καλύτερης διαχείρισης των οικοσυστημάτων αυτών. Η έρευνα διεξήχθη σε τοπικό επίπεδο σε πέντε επιλεγμένες πιλοτικές ζώνες στην Ανδαλουσία, την Κορσική, την περιοχή Μπασιλικάτα, την Καλαβρία και την Κρήτη, και σε περιφερειακό επίπεδο, ο κατά προσέγγιση υπολογισμός και η γενική εκτίμηση των αποτελεσμάτων σε τοπικό επίπεδο. Ο αντικειμενικός σκοπός του MEDIMONT PECO ήταν να συμπληρώσει και να εμπλουτίσει την περιφερειακή διάσταση του προγράμματος MEDIMONT συμπεριλαμβάνοντας νέες πιλοτικές ζώνες στη Βουλγαρία, την Αλβανία και τη Σλοβενία. 23

27 2.3 Έγκαιρη προειδοποίηση Πλημμυρικών Φαινομένων Σύμφωνα με την επικοινωνία της Ε.Ε (COM, 2006) για τη διαχείριση των πλημμυρών, ως «πλημμύρα» ορίζεται η προσωρινή κάλυψη του εδάφους από νερό, το οποίο υπό φυσιολογικές συνθήκες, δεν καλύπτεται από αυτό. Περιλαμβάνονται πλημμύρες από ποτάμια, ορεινούς χείμαρρους, εφήμερα ρεύματα της Μεσογείου και πλημμύρες από τη θάλασσα σε παράκτιες περιοχές, δύναται δε να εξαιρεί πλημμύρες από συστήματα αποχέτευσης. Ως «πλημμυρική επικινδυνότητα» ορίζεται ο συνδυασμός της πιθανότητας να λάβει χώρα η πλημμύρα και των δυνητικών αρνητικών επιπτώσεων (impacts) για την ανθρώπινη υγεία, το περιβάλλον, την πολιτιστική κληρονομιά και τις οικονομικές δραστηριότητες, που συνδέονται μ αυτή. Είναι εφικτό, οι επιπτώσεις της πλημμυρικής επικινδυνότητας σε μια περιοχή να ορισθούν ποσοτικά, αν αποτελούν μετρήσιμα μεγέθη (οικονομικής φύσεως, ανθρώπινες απώλειες) ή ποιοτικά μέσω κατάταξης σε κλίμακες. Γενικώς, ο όρος επικινδυνότητα (Risk, R) περιλαμβάνει την έννοια του κινδύνου (Hazard, H) και της τρωτότητας (Vulnerability, V) (για συγκεκριμένη περιοχή/χρονική διάρκεια). O κίνδυνος (hazard), αναφέρεται σε φαινόμενα ή καταστάσεις που ενέχουν κινδύνους, όπως το φυσικό φαινόμενο της πλημμύρας ή ένα τεχνολογικό ατύχημα. Η τρωτότητα (vulnerability), περιγράφει το πόσο ευάλωτο είναι ένα σύστημα του φυσικού ή ανθρωπογενούς περιβάλλοντος σε έναν κίνδυνο. Η τρωτότητα εξαρτάται από την ένταση του κινδύνου και από τα χαρακτηριστικά του συστήματος (π.χ., πληθυσμιακή πυκνότητα, παρουσία ή μη ευαίσθητων εγκαταστάσεων κλπ.). Έτσι λοιπόν, συνηθίζεται η επικινδυνότητα (R) να εκφράζεται ποιοτικά συναρτήσει του κινδύνου και της τρωτότητας μέσω της σχέσης : (R) = (H) x (V) (Wisner et al., 1994) (2.1) Όπου R: η επικινδυνότητα (Risk) H: ο κίνδυνος (Hazard) V: η τρωτότητα (Vulnerability) Ποσοτικά η επικινδυνότητα εκφράζεται συναρτήσει της πιθανότητας να συμβεί το πλημμυρικό γεγονός και των επιπτώσεων του. Τα στάδια εκτίμησης πλημμυρικού κινδύνου περιλαμβάνουν: 24

28 Αναγνώριση της Απειλής: Αναγνώριση της ιδιότητας ή της κατάστασης που θα μπορούσε να αποτελέσει απειλή για το περιβάλλον (problem formulation). Αναγνώριση των επιπτώσεων που θα μπορούσε να έχει η δυνητική απειλή σε περίπτωση πραγματοποίησής της (hazard identification). Υπολογισμός της έκτασης των επιπτώσεων σε χωρικό αλλά και χρονικό επίπεδο και εκτίμηση του χρόνου έναρξής τους. Υπολογισμός της πιθανότητας των συνεπειών η οποία επηρεάζεται από τρείς παράγοντες: την ύπαρξη της απειλής, την πιθανότητα των υποδοχέων (receptors) να εκτεθούν σε αυτή την απειλή και την πιθανότητα πρόκλησης βλάβης από την έκθεση αυτή (exposure assessment ή consequence assessment). Εκτίμηση της σημαντικότητας του κινδύνου (risk estimation) η οποία προκύπτει από το γινόμενο της πιθανότητας πραγματοποίησης της απειλής και της σημαντικότητας των συνεπειών. Το Ευρωπαϊκό κοινοβούλιο και το συμβούλιο της Ευρωπαϊκής Ένωσης συνέταξε την οδηγία 2007/60/ΕΚ για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πλημμύρας. Σκοπός της Οδηγίας 2007/60ΕΚ είναι η θέσπιση ενός πλαισίου για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πλημμύρας, με στόχο τη μείωση των αρνητικών συνεπειών στην ανθρώπινη υγεία, το περιβάλλον, την πολιτιστική κληρονομιά και τις οικονομικές δραστηριότητες που συνδέονται με τις πλημμύρες. Το άρθρο 4 της οδηγίας αναφέρεται στην προκαταρκτική αξιολόγηση του κινδύνου πλημμύρας, βασιζόμενη σε διαθέσιμες ή ευκόλως υπολογιζόμενες πληροφορίες, όπως καταγραφές και μελέτες για μακροπρόθεσμες εξελίξεις, ιδίως επιπτώσεις από την αλλαγή του κλίματος στην περίπτωση πλημμυρών, διεξάγεται για να αξιολογηθούν οι δυνητικοί κίνδυνοι. Στην αξιολόγηση αυτή περιλαμβάνονται τουλάχιστον τα εξής: Χάρτες της περιοχής της λεκάνης απορροής του ποταμού στην κατάλληλη κλίμακα, οι οποίοι περιλαμβάνουν τα όρια των λεκανών και των υπο-λεκανών απορροής ποταμών, και εφόσον υπάρχουν, παράκτιων ζωνών, οι οποίοι περιγράφουν τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά και τη χρήση γης Περιγραφή των πλημμυρών οι οποίες σημειώθηκαν κατά το παρελθόν και είχαν σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στις ανθρώπινες ζωές, στις οικονομικές δραστηριότητες και στο περιβάλλον, όταν υπάρχει ακόμη πιθανότητα παρόμοιων μελλοντικών συμβάντων, συμπεριλαμβανομένων της έκτασης της πλημμύρας, των 25

29 οδών αποστράγγισης και της αξιολόγησης των αρνητικών επιπτώσεων που προκάλεσαν Περιγραφή των σημαντικών πλημμυρών οι οποίες σημειώθηκαν κατά το παρελθόν, εκ των οποίων θα μπορούσαν, ενδεχομένως, να προβλεφθούν οι σημαντικές αρνητικές συνέπειες παρόμοιων φαινομένων στο μέλλον και αναλόγως των ειδικών αναγκών των κρατών μελών Αξιολόγηση των δυνητικών αρνητικών συνεπειών των μελλοντικών πλημμυρών στην ανθρώπινη υγεία, το περιβάλλον, την πολιτιστική κληρονομιά και την οικονομική δραστηριότητα, λαμβανομένων υπόψη, στο μέτρο του δυνατού ζητημάτων όπως η τοπογραφία, η θέση των υδατορρευμάτων και τα γενικά υδρολογικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά τους, συμπεριλαμβανομένων των πλημμυρικών περιοχών ως φυσικών επιφανειών κατακράτησης, η αποτελεσματικότητα των υφισταμένων τεχνητών υποδομών προστασίας από τις πλημμύρες, η θέση των κατοικημένων περιοχών και των περιοχών οικονομικής δραστηριότητας καθώς και οι μακροπρόθεσμες εξελίξεις, συμπεριλαμβανομένων των επιδράσεων της αλλαγής του κλίματος στη συχνότητα επέλευσης των συμβάντων πλημμύρας. Σε περίπτωση διεθνών περιοχών λεκάνης απορροής ποταμών ή μονάδων διαχείρισης, οι οποίες είναι κοινές με άλλα κράτη μέλη, τα κράτη μέλη μεριμνούν για την ανταλλαγή σχετικών πληροφοριών μεταξύ των ενδιαφερόμενων αρμόδιων αρχών. 26

30 2.4 Εκτίμηση Κινδύνου Ρύπανσης υδάτων Σύμφωνα με την οδηγία πλαίσιο για τα ύδατα 2000/60/ΕΚ (EC, 2000) τα κράτη μέλη πρέπει να προσδιορίσουν, να ορίσουν και να αξιολογήσουν την περιβαλλοντική κατάσταση των υδάτινων σωμάτων. Με σκοπό την αντιμετώπιση του μεγάλου προβλήματος που έχει προκύψει από την υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων και την πίεση που ασκείται στα υδατικά αποθέματα λόγω της συνεχούς αύξησης της ζήτησης για νερό καλής ποιότητας, ενσωματώθηκε στην εθνική νομοθεσία (Νόμος 3199/2003) η Οδηγία 2000/60/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 23ης Οκτωβρίου 2000 για την προστασία και τη διαχείριση των υδάτων. Η νομοθεσία αναφέρει ότι η ολοκληρωμένη προστασία και ορθολογική διαχείριση των εσωτερικών επιφανειακών και των μεταβατικών νερών, συνίσταται μεταξύ άλλων στην αποτροπή της περαιτέρω επιδείνωσης, στην προστασία και βελτίωση της κατάστασης των υδάτινων οικοσυστημάτων, με ειδικά μέτρα για την προοδευτική μείωση των απορρίψεων, εκπομπών και διαρροών ουσιών προτεραιότητας και με την παύση ή τη σταδιακή εξάλειψη των απορρίψεων, εκπομπών και διαρροών των επικίνδυνων ουσιών προτεραιότητας. Για την υλοποίησης της Οδηγίας από τα Κράτη-Μέλη έχουν προσδιοριστεί ιεραρχικές μέθοδοι προσδιορισμού των πιέσεων. Μεταξύ αυτών είναι η περιγραφή και καταγραφή περιβαλλοντικών πιέσεων και επιπτώσεων, ο καθορισμός ποιοτικών στόχων και συνθηκών αναφοράς για τα εσωτερικά επιφανειακά ύδατα, η δημιουργία δικτύων ποσοτικής και ποιοτικής παρακολούθησης των υδάτων, ο προσδιορισμός και οριοθέτηση των υδάτινων σωμάτων, η καταγραφή όλης της περιβαλλοντικής πληροφορίας σε ΓΣΠ και η συμμετοχή των χρηστών στη λήψη αποφάσεων. Η ταξινόμηση των υδάτινων σωμάτων σε τύπους είναι η απαραίτητη διαδικασία πριν από την αξιολόγηση της περιβαλλοντικής κατάστασης των υδάτινων σωμάτων. Αυτό συμβαίνει γιατί, σε αυτή τη διαδικασία επιτυγχάνεται ο διαχωρισμός των υδάτινων σωμάτων σε επιμέρους υδάτινα σώματα, που έχουν κοινά στοιχεία (EC, 2003) καί κοινά σημαντικά υδρομορφολογικά χαρακτηριστικά. Στη διεθνή βιβλιογραφία μπορούν να εντοπιστούν μια σειρά από προσπάθειες εφαρμογής νέων τεχνολογιών για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας της διαχείρισης των υδάτων με χρήση πολυκριτήριων συστημάτων στήριξης αποφάσεων. Οι Simonovic et al. (1997) χρησιμοποίησαν τη μέθοδο του αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού (object oriented programming) για το σχεδιασμό της διαχείρισης υδάτινων πόρων στην Αίγυπτο. Οι Duckstein et al. (1994) συνέκριναν τέσσερις διαφορετικές πολυκριτηριακές μεθόδους, 27

31 συγκεκριμένα τις compromise programming, ELECTRE III, multiattribute utility function,και utilite additive για την επίλυση του προβλήματος διαχείρισης υπόγειων υδάτων. Οι Lotov et al. (1997) περιγράφουν ένα σύστημα στήριξης αποφάσεων για τον σχεδιασμό της ποιότητας των υδάτων των ποταμών το οποίο στηρίζεται στην πολυκριτήρια μέθοδο GRS (Generalize Reachable Sets) το οποίο παρέχει στους λήπτες απόφασης τη σχέση κόστους και ρύπανσης με στόχο τον εντοπισμό των βέλτιστων στρατηγικών αντιμετώπισης του φαινομένου. Οι Srdjevic et al. (2002) χρησιμοποίησαν τη μέθοδο αναλυτικής ιεραρχικής διαδικασίας (analytic hierarchy process, AHP) για να επιλύσουν τη διαχείριση υδάτινων πόρων σε λεκάνες απορροής ποταμών. Στις εργασίες τους χρησιμοποιούν πέντε βασικά κριτήρια για την επιλογή της βέλτιστης στρατηγικής: πολιτικά, οικονομικά, κοινωνικά, περιβαλλοντικά και τεχνολογικά. Οι Hachikyan et al. (2005) περιγράφουν ένα δομικόγλωσσικό μοντέλο σκοπός του οποίου είναι να εντοπίσει τους σταθμούς ελέγχου στους οποίους ανιχνεύεται ρύπανση και να υπολογίσει τα πιθανά ρυπογόνα αντικείμενα με τη βοήθεια διάφορων ευρετικών κανόνων. 28

32 3 Λογισμικά Δεδομένα Μέθοδοι 3.1 Λογισμικά Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Η δισδιάστατη απεικόνιση του πραγματικού χώρου ξεκίνησε πολύ νωρίς, στην προϊστορική εποχή, με τις πρώτες απεικονίσεις θηραμάτων στις σπηλιές, οι οποίες πολλές φορές συνοδεύονταν από γραμμές και βέλη που αντιπροσώπευαν τη μεταναστευτική πορεία των ζώων. Αργότερα, με την πρόοδο του ανθρώπινου πολιτισμού και την ανάγκη του ανθρώπου να εξερευνήσει τον κόσμο, δημιουργήθηκαν χάρτες όμοιοι σε μεγάλο βαθμό με τους σημερινούς. Η πρώτη προσπάθεια χρήσης σύγχρονων γεωγραφικών μεθόδων ανάλυσης αποδίδεται από πολλούς στον John Snow (John Snow site, 2006) και αφορά ένα χάρτη ο οποίος δημιουργήθηκε το 1854 προκειμένου να απεικονίσει την έκταση της επιδημίας της χολέρας στο Λονδίνο. Ο John Snow χρησιμοποίησε σημεία τα οποία απεικόνιζαν κάθε περίπτωση κρούσματος χολέρας στο Λονδίνο. Μελετώντας την κατανομή των σημείων οδηγήθηκε στην πηγή της ασθένειας η οποία ήταν μία μολυσμένη αντλία νερού (Εικόνα 3.1). Εικόνα 3.1 O χάρτης του John Snow για τη Χωρική Μελέτη κρουσμάτων χολέρας στο Λονδίνο Πηγή: John Snow site 29

33 Στις αρχές του 20 ού αιώνα εμφανίστηκαν οι πρώτοι χάρτες που χώριζαν την πληροφορία σε επίπεδα (layers), ενώ στις αρχές της δεκαετίας του 60 αναπτύχθηκαν οι πρώτες γεωγραφικές εφαρμογές σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Ένα από τα πρώτα παραδείγματα Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων είναι το Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα του Καναδά (CGIS). Το CGIS αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 60, με σκοπό την ανάλυση δεδομένων που συλλέχθηκαν από το Canada Land Inventory (CLI) και την παραγωγή στατιστικών τα οποία χρησιμοποιήθηκαν στη δημιουργία σχεδίων διαχείρισης της γης σε μεγάλες περιοχές του Καναδά. Έτσι δημιουργήθηκαν χάρτες των αγροτικών περιοχών του οι οποίοι: Πραγματοποιήθηκε θεματική ταξινόμηση γης π.χ. χρήσεις γης Χρησιμοποίησαν κλίμακες βαθμολόγησης, 1 (καλύτερο) μέχρι 7 (χειρότερο) με λεπτομερείς κώδικες ταξινόμησης Ορισμός Ένα «Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (ΓΣΠ)» κατά τους Burrough και McDonnell (1998) επιδέχεται μια σειρά ορισμών ανάλογα με τη χρήση και τον προορισμό του. Μία άποψη για τη χρήση των Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων τα ορίζει ως μια «ισχυρή συλλογή εργαλείων για συλλογή, ανάκτηση, μετατροπή και παρουσίαση χωρικών δεδομένων από τον πραγματικό κόσμο για κάποιον συγκεκριμένο σκοπό». Τα γεωγραφικά δεδομένα στην προκειμένη περίπτωση αναπαριστούν φαινόμενα από τον πραγματικό κόσμο αναφορικά με την τοποθεσία τους σε σχέση με κάποιο σύστημα συντεταγμένων, τις ιδιότητές τους ανεξάρτητα από την γεωγραφική τους θέση (κόστος, χρώμα, ph κτλ.) και τις χωρικές συσχετίσεις μεταξύ των φαινόμενων οι οποίες περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο σχετίζονται μεταξύ τους. Μία δεύτερη προσέγγιση εστιάζει στην ικανότητα των Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων για αποθήκευση και διαχείριση μεγάλου όγκου χωρικών και μη δεδομένων. Αυτή την προσέγγιση εκφράζει ο ορισμός των Smith et al. (1987) ο οποίος περιγράφει τα Γ.Π.Σ ως ένα «σύστημα βάσεων δεδομένων στο οποίο το μεγαλύτερο μέρος των δεδομένων είναι χωρικά καταρτισμένο και πάνω στο οποίο λειτουργούν μια σειρά από διεργασίες με σκοπό να απαντήσουν σε ερωτήματα σχετικά με τις χωρικές οντότητες της βάσης δεδομένων». Αυτή η προσέγγιση εστιάζει στις διαφορετικές ανάγκες οργάνωσης δεδομένων μιας συνηθισμένης βάσης δεδομένων σε σύγκριση με μια βάση δεδομένων που καλείται να διαχειριστεί χωρικά δεδομένα. 30

34 Τα Γεωγραφικά Πληροφοριακά Συστήματα είναι ένα κλάδος ο οποίος αναπτύσσεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια. Ένα σύγχρονο Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα συνήθως συνδυάζει τις παραπάνω προσεγγίσεις και είναι σε θέση να προσφέρει μια σειρά από δυνατότητες αποθήκευσης, επεξεργασίας, διαχείρισης και ανάλυσης γεωγραφικών δεδομένων. Τα παραδείγματα λογισμικού Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων που έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια προσφέρουν συνήθως μία ολοκληρωμένη συλλογή εργαλείων που επιτρέπουν στους χρήστες να πραγματοποιούν την εργασία τους με ταχύτητα, ακρίβεια και αποτελεσματικότητα. Αν και η πλειοψηφία τέτοιων συστημάτων απευθύνεται κυρίως σε ειδικούς Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων, τα τελευταία χρόνια με την ανάπτυξη της τεχνολογίας και τη διάδοση του Διαδικτύου, έχουν εμφανιστεί διαδικτυακά Γεωγραφικά Πληροφοριακά Συστήματα με κάποια από αυτά να απευθύνονται στον μέσο χρήστη και να προσφέρουν λειτουργίες που στοχεύουν στην πληροφόρηση και τη διευκόλυνση του Γεωγραφικά Δεδομένα Η διαδικασία κατά την οποία τα δεδομένα εισάγονται σε ένα Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα ονομάζεται γεωκωδικοποίηση. Οι μορφή των δεδομένων σε ένα τέτοιο σύστημα ποικίλει ανάλογα με τον τύπο των δεδομένων και τις ανάγκες του συστήματος. Τα δύο συνηθέστερα μοντέλα δεδομένων είναι τo διανυσματικό μοντέλο (vector) και το ψηφιδωτό μοντέλο (raster). Διανυσματικά Μοντέλα (vector) Τα διανυσματικά μοντέλα απεικονίζουν μία οντότητα κάνοντας χρήση των συντεταγμένων της. Η απλούστερη μέθοδος απεικόνισης είναι αυτή του σημείου το οποίο αντιπροσωπεύεται από τις συντεταγμένες Χ και Υ. Αυτού του είδους η απεικόνιση αφορά κυρίως οντότητες στις οποίες η διάστασή τους στο χώρο δεν είναι σημαντική (στην συγκεκριμένη κλίμακα) (Κουτσόπουλος, 2002). Η απεικόνιση γραμμικών οντοτήτων (δρόμοι, υδρογραφικά δίκτυα κτλ) είναι πιο πολύπλοκη καθώς απαιτεί την χρήση ενός ζεύγους συντεταγμένων που αντιπροσωπεύουν την αρχή και το πέρας του διανύσματος. Όταν απαιτείται η απεικόνιση μιας πολύπλοκης γραμμής, η οποία δημιουργεί ένα σύνθετο τόξο ή αλυσίδα γραμμών, τότε η απεικόνιση αναφέρεται σε ένα σύνολο συντεταγμένων Χ, Υ. Η αποτύπωση μίας επιφάνειας γίνεται συνήθως με τη χρήση των πολυγώνων τα οποία επίσης αποτελούνται από ένα σύνολο συντεταγμένων Χ και Υ με την διαφορά ότι το αρχικό και το τελικό σημείο αποτελείται από τον ίδιο κόμβο κλείνοντας έτσι την επιφάνεια. Η εφαρμογή των διανυσματικών μοντέλων προσφέρει αρκετά μεγάλη ακρίβεια στην 31

35 αναπαράσταση των δεδομένων και καταλαμβάνει μικρό σχετικά χώρο στη μνήμη του υπολογιστή. Ψηφιδωτά Μοντέλα (raster) Τα ψηφιδωτά μοντέλα καταλαμβάνουν μεγαλύτερο όγκο στην μνήμη του υπολογιστή, σε σύγκριση με τα διανυσματικά, και προσφέρουν, συνήθως, μικρότερη ακρίβεια από τα διανυσματικά μοντέλα καθώς το μέγεθος της ψηφίδας είναι αυτό που καθορίζει τη λεπτομέρεια της απεικόνισης. Η χρήση τους όμως είναι αρκετά πιο αποδοτική στην απεικόνιση μεγάλου όγκου δεδομένων από μηχανικά μέσα (π.χ. δορυφορικές φωτογραφίες). Η απεικόνιση των ψηφιδωτών μοντέλων βασίζεται στη χρήση ενός καννάβου ο οποίος συνήθως αποτελείται από ομοίου μεγέθους τετραγωνικού σχήματος κυψέλες. Η θέση ενός στοιχείου προσδιορίζεται από τη γραμμή και τη στήλη του καννάβου στον οποίο ανήκει. Θεματικοί Χάρτες Ο όρος «Θεματικός Χάρτης» χρησιμοποιείται εκτενώς και πολλές φορές με ασάφεια. Δε χρησιμοποιείται μόνο για χάρτες οι οποίοι παρουσιάζουν ένα συγκεκριμένο θέμα όπως π.χ. «έδαφος» ή «γεωλογία», αλλά και για χάρτες οι οποίοι παρουσιάζουν την κατανομή ενός μοναδικού χαρακτηριστικού. Η τιμή ενός μοναδικού χαρακτηριστικού μπορεί να συνδεθεί απευθείας με την κατανομή των χωρικών οντοτήτων που ήδη βρίσκονται στο χάρτη, όπως η απεικόνιση στατιστικών στοιχείων για τον πληθυσμό ή τις διοικητικές μονάδες μιας χώρας, περιοχής ή τοπικής διοικητικής μονάδας (Burrough & McDonnell, 1998). Το χαρακτηριστικό απεικονίζεται έτσι από ένα συνεχές πεδίο, αναπαράσταση από ισοϋψείς γραμμές ή κλίμακες χρωμάτων. Διάφορες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση ενός συνόλου αριθμητικών δεδομένων σε διαδοχικές ομάδες. Ο ιδανικός αριθμός των ομάδων εξαρτάται στενά από το όριο διαφοροποίησης της οπτικής μεταβλητής των συμβόλων που υλοποιούν την οπτικοποίηση των ομάδων (Νάκος, 2006). Ο αριθμός εξαρτάται άμεσα και από τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου ματιού καθώς και του ανθρώπινου εγκεφάλου, καθώς ο μέσος άνθρωπος μπορεί να ξεχωρίσει από πέντε έως το πολύ οκτώ διαφορετικές αποχρώσεις του γκρι ή εντάσεις μίας απόχρωσης, ενώ η ικανότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου για διαχείριση πληροφοριών στη βραχυπρόθεσμη μνήμη δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα για 5±2 κατηγορίες (Νάκος, 2006, Κουτσόπουλος, 2002 και Leahey & Harris, 2001). 32

36 Η διαδικασία της ομαδοποίησης κυρίως αναφέρεται στην ταξινόμηση ενός συνόλου δεδομένων σε διακριτές ομάδες ανάλογα με τις τιμές των δεδομένων. Η ταξινόμηση θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε τα δεδομένα θα πρέπει να παρουσιάζουν ομοιογένεια εντός της ομάδας και σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων (Νάκος, 2006). Διάφορες μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί με αυτό το σκοπό. Η κάθε μέθοδος παρουσιάζει ξεχωριστά μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα με αποτέλεσμα να απαιτείται η επιλογή της πιο κατάλληλης (βέλτιστης) μεθόδου για κάθε συγκεκριμένο σύνολο δεδομένων Διαδικτυακά Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Web GIS) Οι Internet Map Servers (Διαδικτυακοί Εξυπηρετητές Χαρτών) είναι πακέτα λογισμικού τα οποία είναι σχεδιασμένα έτσι ώστε να επιτρέπουν την ανάρτηση διαδραστικών χαρτών στο Διαδίκτυο. Οι χάρτες ποικίλουν από απλούς στατικούς χάρτες που επιτρέπουν βασικές λειτουργίες, όπως μεγέθυνση, σμίκρυνση κτλ., έως αρκετά πολύπλοκα λογισμικά που προσφέρουν μια σειρά λειτουργιών για τη διαχείριση χαρτών Manifold IMS Το Manifold IMS είναι ένας Δικτυακός Εξυπηρετητής Χαρτών (Internet Map Server) της εταιρίας Manifold. Η λειτουργία του και οι δυνατότητές του είναι παρόμοιες με αυτές του ArcIMS. Το Manifold IMS μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δημοσίευση χαρτών, εικόνων και επιφανειών, από αρχεία τα οποία έχουν δημιουργηθεί με το Manifold System, σε συνεργασία με τον εξυπηρετητή δικτύου της Microsoft, IIS (Internet Information Server). To Manifold IMS εξαγάγει τα δεδομένα με την μορφή ιστοσελίδων ASP (Active Server Pages) UMN MapServer Ο UMN MapServer είναι ένας εξυπηρετητής χαρτών Διαδικτύου, «ανοιχτού» λογισμικού που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα (UMN University of Minnesota) σε συνεργασία με την NASA και το Υπουργείο Φυσικών Πόρων της Μινεσότα (MNDNR). To λογισμικό αυτή τη στιγμή υποστηρίζεται από ένα σημαντικό αριθμό διαφορετικών οργανισμών που χρηματοδοτούν τη συντήρηση και την περαιτέρω ανάπτυξή του. Τα χαρακτηριστικά του λογισμικού περιλαμβάνουν: Προηγμένες χαρτογραφικές λειτουργίες όπως: o Απεικόνιση στοιχείων βασισμένη στην κλίμακα o Ετικέτες στοιχείων με αποφυγή συγκάλυψης ετικετών o Πλήρως προσαρμόσιμο, βασισμένο σε φόρμες (templates) περιβάλλον o Υποστήριξη γραμματοσειρών TrueType o Αυτοματοποίηση στοιχείων χάρτη (κλίμακα, λεζάντα, χάρτης αναφοράς) 33

37 o Δημιουργία θεματικών χαρτών με χρήση κλάσεων βασισμένων σε λογικές ή κανονικές δηλώσεις Υποστήριξη των περισσοτέρων διαδεδομένων περιβαλλόντων ανάπτυξης λογισμικού και γλωσσών προγραμματισμού scripting. Υποστήριξη PHP, Python, Perl, Ruby, Java και C# Υποστήριξη πλατφορμών όπως το Linux, MacOS, Solaris και Windows Υποστήριξη διανυσματικών και ψηφιδωτών μοντέλων δεδομένων o TIFF/GeoTIFF, EPPL7 o ESRI Shapefiles, PostGIS, ESRI ArcSDE, Oracle Spatial, MySQL και άλλα ArcGIS Server Το λογισμικό ArcGIS Server της ESRI είναι μία πλατφόρμα ανάπτυξης επιχειρησιακών εφαρμογών γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών. Ο ArcGIS Server μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία εφαρμογών οι οποίες μπορούν να διαχειριστούν κεντρικά, να υποστηρίξουν πολλούς χρήστες καθώς και να προσφέρουν πολύπλοκες λειτουργίες. Το ArcGIS Server μπορεί να διαχειριστεί γεωγραφικούς πόρους όπως χάρτες, τοπολογικές πληροφορίες καθώς και να δημιουργήσει αντικείμενα λογισμικού για χρήση από άλλες εφαρμογές. Οι διαφορές μεταξύ του ArcIMS και του ArcGIS Server πολλές φορές είναι ασαφείς. Ο ArcIMS είναι ένας εξυπηρετητής χαρτών σχεδιασμένος με σκοπό τη δημοσίευση γεωγραφικών δεδομένων στο Διαδίκτυο (Internet) ή σε κάποιο τοπικό (LAN) ή εσωτερικό (intranet) δίκτυο. Ο ArcIMS μπορεί να διαχειρίζεται χάρτες δυναμικά και να τους παραδίδει μέσω δικτύου σε ένα «φιλικό» για το δίκτυο πρότυπο εικόνας (GIF, JPEG κτλ.). Μπορεί εναλλακτικά να παραδίδει τα δεδομένα ως δεδομένα κάποιου Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών. Η διακίνηση την πληροφορίας γίνεται από τυπικά πρωτοκόλλα μεταφοράς όπως το ANSI/NISO Z Συνοψίζοντας, ο ArcIMS έχει σχεδιαστεί ως μία πλατφόρμα δημοσίευσης γεωγραφικών πληροφοριών ικανή να παραδώσει τις πληροφορίες σε πολλούς χρήστες μέσω δικτύων. Ο ArcGIS Server έχει σχεδιαστεί ως μια επιχειρησιακή εφαρμογή πληροφορικής για Γεωγραφικά Πληροφοριακά Συστήματα. Η βασική αλλά και ίσως η μοναδική ουσιαστική ομοιότητα με το ArcIMS έγκειται στη δυνατότητα δημοσίευσης γεωγραφικών πληροφοριών. Ο ArcGIS Server συμπληρώνει τον ArcIMS με τη δυνατότητα υλοποίησης πολύπλοκων λειτουργιών για διαχείριση, ανάλυση και επεξεργασία χωρικών δεδομένων. Ο 34

38 ArcGIS Server δίνει τη δυνατότητα δημιουργίας κατανεμημένων εφαρμογών διαχείρισης δεδομένων οι οποίες διαχειρίζονται πολύπλοκες βάσεις δεδομένων. Επίσης δίνει τη δυνατότητα ανάπτυξης εφαρμογών διαχείρισης δεδομένων οι οποίες μπορούν να είναι προσπελάσιμες από πολλούς χρήστες ταυτόχρονα, εφαρμογών με πολύπλοκες διαδικασίες επεξεργασίας στον εξυπηρετητή καθώς και άλλων εφαρμογών. Ο ArcGIS Server αποτελείται από δύο βασικά στοιχεία: GIS server: φιλοξενεί ArcObjects τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν από δικτυακές και τοπικές εφαρμογές. Περιλαμβάνει την βασική «βιβλιοθήκη» ArcObjects και προσφέρει ένα κλιμακωτό περιβάλλον για την εκτέλεση ArcOjects στον εξυπηρετητή. Πλαίσιο Ανάπτυξης Εφαρμογών (ADF): Επιτρέπει την ανάπτυξη τοπικών και δικτυακών εφαρμογών σε περιβάλλον.net και Java που κάνουν χρήση των ArcObjects τα οποία εκτελούνται στον εξυπηρετητή Γ.Π.Σ. Εικόνα 3.2 Η δομή του ArcGIS Server 35

39 Αρχιτεκτονική Εξυπηρετητή Ο ArcGIS Server είναι ουσιαστικά ένας εξυπηρετητής αντικειμένων (object server) ο οποίος διαχειρίζεται μια ομάδα ArcObjects τα οποία εκτελούνται σε έναν εξυπηρετητή. Τα ArcObjects τα οποία προωθούνται από έναν εξυπηρετητή ονομάζονται «αντικείμενα εξυπηρετητή GIS». Οι προγραμματιστές χρησιμοποιούν αυτά τα αντικείμενα προκειμένου να δημιουργήσουν εφαρμογές Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων. Ο ArcGIS Server είναι ένα κατανεμημένο σύστημα το οποίο μπορεί να αναπτυχθεί σε έναν ή περισσότερους υπολογιστές. Αποτελείται από τον Εξυπηρετητή Γ.Π.Σ., ο οποίος απαρτίζεται από τον Διαχειριστή Αντικειμένων Εξυπηρετητή (Server Object Manager ή SOM), τους Υποδοχείς Αντικειμένων Εξυπηρετητή (Server Object Containers ή SOC), το Πλαίσιο Ανάπτυξης Εφαρμογών (Application Developer Framework ή ADF) και προαιρετικά ένα Σετ Εργαλείων Ανάπτυξης Λογισμικού (Software Development Kit ή SDK). Είναι δυνατόν, ανάλογα με τις απαιτήσεις των χρηστών, αυτά τα τμήματα να εγκατασταθούν σε ένα μεμονωμένο υπολογιστή ή να διαμοιραστούν σε περισσότερους υπολογιστές χρησιμοποιώντας μια σειρά από διαφορετικές αρχιτεκτονικές. Τρεις τέτοιες αρχιτεκτονικές είναι η εγκατάσταση του εξυπηρετητή σε ένα μεμονωμένο υπολογιστή, η χρήση πολλών υποδοχέων αντικειμένων εξυπηρετητή και η χρήση ενός «αφοσιωμένου» (dedicated) εξυπηρετητή δικτύου. Εγκατάσταση σε Μεμονωμένο Υπολογιστή Ο εξυπηρετητής ArcGIS (SOM, SOC) και το Πλαίσιο Ανάπτυξης Εφαρμογών (ADF) βρίσκονται εγκατεστημένα σε έναν εξυπηρετητή δικτύου. Επιπρόσθετα μπορεί να εγκατασταθεί το λογισμικό ArcGIS Desktop στον ίδιο υπολογιστή ή σε κάποιον υπολογιστή του τοπικού δικτύου. Αυτού του είδους η αρχιτεκτονική ευνοεί συστήματα με μειωμένους υπολογιστικούς πόρους, μικρό φόρτο στον εξυπηρετητή ή για χρήση αποκλειστικά για ανάπτυξη εφαρμογών. 36

40 Εικόνα 3.3 Εγκατάσταση σε μεμονωμένο υπολογιστή Χρήση Πολλών Υποδοχέων Αντικειμένων Εξυπηρετητή Η βασική αρχιτεκτονική είναι παρόμοια με αυτή της εγκατάστασης σε ένα μεμονωμένο υπολογιστή. Σε περίπτωση όμως που ο φόρτος του εξυπηρετητή Γ.Π.Σ. είναι αυξημένος, περισσότεροι Υποδοχείς Αντικειμένων Εξυπηρετητή (SOC) μπορούν να διαμοιραστούν σε έναν αριθμό υπολογιστών προκειμένου να διαμοιραστεί και ο φόρτος εργασίας του εξυπηρετητή. Ο αριθμός των Υποδοχέων Αντικειμένων Εξυπηρετητή που θα εγκατασταθούν εξαρτάται από τον αριθμό των Αντικειμένων Εξυπηρετητή, τον αριθμό των χρηστών που χρειάζονται υποστήριξη από τον εξυπηρετητή Γ.Π.Σ. καθώς και τη φύση των εφαρμογών που διαχειρίζονται αυτά τα αντικείμενα. Εικόνα 3.4 : Χρήση Πολλών Υποδοχέων Αντικειμένων Εξυπηρετητή 37

41 Χρήση ενός «αφοσιωμένου» (Dedicated) Εξυπηρετητή Δικτύου Μία ακόμα διαφορετική αρχιτεκτονική αφορά την εγκατάσταση του εξυπηρετητή δικτύου σε ένα υπολογιστή και την εγκατάσταση των τμημάτων του εξυπηρετητή GIS σε έναν άλλο υπολογιστή. Σε αυτή την περίπτωση το Πλαίσιο Ανάπτυξης Εφαρμογών θα πρέπει να είναι εγκατεστημένο στον υπολογιστή που έχει τον εξυπηρετητή δικτύου. Εικόνα 3.5 Χρήση ενός «αφοσιωμένου» (Dedicated) Εξυπηρετητή Δικτύου Λογισμικό Ανάπτυξης Διαδικτυακών Εφαρμογών Microsoft Visual Studio.NET Το Visual Studio.NET είναι μια συλλογή εργαλείων ανάπτυξης εφαρμογών όπως Υπηρεσίες Δικτύου XML, εφαρμογές δικτύου ASP, εφαρμογές γραφείου και εφαρμογές κινητής τεχνολογίας. Ενσωματώνει τις γλώσσες προγραμματισμού Visual Basic.NET, Visual C++.NET, Visual C#.NET και Visual J#.NET σε ένα κοινό περιβάλλον ανάπτυξης επιτρέποντας έτσι την από κοινού χρήση εργαλείων και τη δημιουργία εφαρμογών με ταυτόχρονη χρήση διαφορετικών γλωσσών προγραμματισμού. Visual Basic.NET Η Visual Basic.NET θεωρείτε απόγονος της Visual Basic 6. Πάραυτα οι διαφορές με την Visual Basic 6 είναι πολλές και ουσιώδεις. Η Visual Basic.NET είναι μία προηγμένη αντικειμενοστραφής γλώσσα προγραμματισμού με πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την προκάτοχό της. Μερικά από αυτά είναι τα παρακάτω: 38

42 Common Language Runtime (CLR) To CLR αντικαθιστά τα COM, MTS και VB runtime DLL καθώς και άλλες τεχνολογίες της Visual Basic 6. To CLR είναι ουσιαστικά μία κοινή αρχιτεκτονική κλάσεων και κώδικα που μοιράζεται μεταξύ όλων των γλωσσών προγραμματισμού που λειτουργούν κάτω από το πλαίσιο.net (C#, Visual C++ και άλλες). Ανάπτυξη λογισμικού Πελάτη / Εξυπηρετητή Η Visual Basic.NET παρέχει πολλές δυνατότητες για ανάπτυξη λογισμικού πελάτη / Εξυπηρετητή καθώς συνεργάζεται με γλώσσες όπως η ADO.NET, ASP.NET καθώς επίσης παρέχει και πολλές δυνατότητες όσον αφορά στη διαχείριση βάσεων δεδομένων Active Server Pages (ASP) Οι «Ενεργές Σελίδες Εξυπηρετητή» (ASP), δημιουργήθηκαν από την Microsoft έτσι ώστε να λειτουργούν παράλληλα με τον εξυπηρετητή IIS (Internet Information Server). H ASP επεκτείνει τις σελίδες HTML με την ενσωμάτωση της δυνατότητας δημιουργίας μικρών προγραμμάτων (Scripts), που εκτελούνται στην πλευρά του εξυπηρετητή (server-side scripting). Τα scripts «τρέχουν» μέσω Βιβλιοθηκών Δυναμικών Συνδέσμων (DLL). Κάθε DLL «φορτώνεται» στη μνήμη και μπορεί να εκτελεί εντολές επαναλαμβανόμενα μέχρι να εκφορτωθεί από τη μνήμη. Το γεγονός αυτό καθιστά τις σελίδες ASP αποδοτικότερες κατά την εκτέλεση, εν συγκρίσει με αντίστοιχες σελίδες που έχουν βασιστεί στην τεχνολογία CGI (Common Gateway Interface) (Bates, 2000). Παρότι η ASP είναι τεχνολογία ανεπτυγμένη από τη Microsoft επιτρέπει τη χρήση διαφόρων γλωσσών προγραμματισμού όπως η JavaScript και η VBScript. Ένα σημαντικό μειονέκτημα του HTTP (Hyper-Text Transfer Protocol) είναι η απουσία μνήμης που πηγάζει από την αδυναμία του να επαναφέρει προηγούμενες καταστάσεις (stateless). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο εξυπηρετητής δικτύου HTTP να διαχειρίζεται κάθε αίτηση πελάτη ξεχωριστά, χωρίς να λαμβάνει υπόψη τυχόν προηγούμενες αιτήσεις. Ως αποτέλεσμα η ανάπτυξη εφαρμογών που απαιτούν τη μνημόνευση των προηγούμενων επιλογών του χρήστη, όπως για παράδειγμα τα επίπεδα που έχει επιλέξει ο χρήστης να εμφανιστούν σε ένα χάρτη, είναι δύσκολη. Η τεχνολογία ASP επιλύει αυτό το πρόβλημα με τη χρήση του αντικειμένου Session. Το αντικείμενο Session χρησιμοποιεί cookies τα οποία εγκαθίστανται από τον εξυπηρετητή, σε αντίθεση με την HTML όπου πρέπει να εγκατασταθούν προγραμματιστικά και τα οποία έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής.. Κάθε 39

43 αντικείμενο Session έχει ένα μοναδικό αναγνωριστικό (ID). Συνοπτικά τα Sessions λειτουργούν ως εξής (Bates, 2001): 1. Ο χρήστης αποστέλλει ένα αίτημα για την εμφάνιση μίας ιστοσελίδας. Όσα ενεργά cookies υπάρχουν επιστρέφουν μαζί με την ιστοσελίδα. 2. Εάν δεν αποσταλούν cookies ένα καινούριο session δημιουργείται και ένα cookie εγκαθίσταται στο φυλλομετρητή (browser). 3. Εάν έχουν αποσταλεί cookies, τότε ελέγχεται αν κάποιο από αυτά είναι αναγνωριστικό κάποιου Session ενεργών σελίδων εξυπηρετητή (ASP Session ID). Εάν κάποιο από αυτά αποτελεί ASP Session ID τότε ελέγχεται αν ο χρόνος ζωής του έχει λήξει (time-out) 4. Αν ο χρόνος ζωής του έχει λήξει τότε ένα νέο Session δημιουργείται και ένα νέο cookie εγκαθίσταται στο φυλλομετρητή. 5. Αν δεν έχει λήξει ο χρόνος ζωής του και το cookie είναι έγκυρο τότε το υπάρχον Session ανασύρεται από τη μνήμη. ASP.NET Η ASP.NET αποτελεί μια νεότερη έκδοση της ASP. Αποτελεί μέλος του πλαισίου.net (.NET Framework) και μπορεί να βρεθεί στο Ενσωματωμένο Περιβάλλον Εργασίας (IDE Integrated Development Environment) του Visual Studio.NET. Πέρα από τα πλεονεκτήματα που προσφέρει το ενσωματωμένο περιβάλλον εργασίας, η ASP.NET προσφέρει ανεξαρτησία σε σχέση με τη γλώσσα προγραμματισμού που θα χρησιμοποιηθεί. Οι ποιο συνήθεις επιλογές γλώσσας προγραμματισμού είναι η Visual Basic.NET η οποία χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα διατριβή και η C# Αρχές Σχεδιασμού Διεπαφής Διαδικτυακής Εφαρμογής Το λογισμικό έχει σχεδιαστεί και αναπτυχθέι στα πλάισια της παρούσας διατριβής, λαμβάνοντας υπόψη κάποιες από τις βασικές αρχές της επιστήμης της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή (Human-Computer Interaction). Μεταξύ αυτών είναι και οι 8 «χρυσοί κανόνες» που έχουν προταθεί από τον Ben Shneiderman (Shneiderman, 1987) και περιγράφονται παρακάτω. Ομοιομορφία και συνέπεια Ο κανόνας αυτός προτείνει να υπάρχει συνοχή μεταξύ των λειτουργιών του συστήματος. Θα πρέπει να δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να ακολουθεί παρόμοιες ενέργειες για να 40

44 εκτελεί παρόμοιες λειτουργίες του συστήματος. Ακολούθως, τα μενού, οι οθόνες βοήθειας και η ορολογία που χρησιμοποιείται θα πρέπει να είναι συναφής σε όλα τα τμήματα του συστήματος. Οι περισσότερες λειτουργίες που σχεδιάστηκαν για τη χρήση του παρόντος συστήματος βασίζονται στην επιλογή κάποιου εργαλείου με το ποντίκι του υπολογιστή και στη μετέπειτα εφαρμογή του πάνω στο χάρτη. Κάθε πλήκτρο, εφόσον το ποντίκι βρίσκεται στην περιοχή του για ένα μικρό χρονικό διάστημα, εμφανίζει ένα πλαίσιο κειμένου (tool tip) που επεξηγεί τη λειτουργία του. Τέλος το μεγαλύτερο μέρος των επιλογών γίνεται μέσα από λίστες (Drop Down Lists). Χρήση Συντομεύσεων για τους συχνούς χρήστες Η συχνή χρήση του συστήματος, εφόσον κάποιος χρήστης έχει εξοικειωθεί πλέον με το σύστημα, αυξάνει την ανάγκη για εναλλακτικές λύσεις και λειτουργίες που θα απαιτούν λιγότερες κινήσεις από τον χρήστη προκειμένου φτάσει σε κάποιο αποτέλεσμα. Η επιλογή χρήσης συντομεύσεων έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση χρόνου και κόπου. Το παρόν λογισμικό προσφέρει μια σειρά από εναλλακτικές επιλογές για τις περισσότερες λειτουργίες του. Παραδείγματα τέτοιων συντομεύσεων στο λογισμικό που αναπτύχθηκε είναι η λειτουργία της αναζήτησης που μπορεί να γίνει μέσο του πλήκτρου «αναζήτηση» ή απλά πατώντας το πλήκτρο «Enter» στο πληκτρολόγιο καθώς και η λειτουργία της μετακίνησης του χάρτη που μπορεί να γίνει με τρεις διαφορετικούς τρόπους (επιλογή του εργαλείου «μετακίνηση», χρήση των πλήκτρων μετακίνησης και μετακίνηση του χάρτη από τη μικρογραφία του χάρτη. Συνεχής ανάδραση της κατάστασης του συστήματος Για κάθε λειτουργία του συστήματος θα πρέπει να υπάρχει ανάδραση. Για τις απλές λειτουργίες η ανάδραση μπορεί να είναι ένα απλό μήνυμα. Για τις πιο σύνθετες λειτουργίες η ανάδραση θα πρέπει να είναι περισσότερο περιεκτική. Έτσι ο χρήστης θα αντιλαμβάνεται αν η λειτουργία που επέλεξε εκτελέστηκε, αν η εκτέλεση της λειτουργίας έγινε σωστά και επίσης θα βλέπει το αποτέλεσμα της λειτουργίας που εκτελέστηκε. Στο λογισμικό που αναπτύχθηκε οι λειτουργίες που απαιτούν κάποιο χρονικό διάστημα για την εκτέλεση τους εμφανίζουν την ένδειξη «loading» προκειμένου ο χρήστης να γνωρίζει ότι η λειτουργία εκτελείται. Παράλληλα, μηνύματα λάθους εμφανίζονται σε περίπτωση αποτυχίας εκτέλεσης ή λάθους του χρήστη. Τέλος στη λειτουργία της αναζήτησης και στη λειτουργία της δημιουργίας ζωνών επιρροής εμφανίζονται τα ανάλογα μηνύματα σε περίπτωση 41

45 εύρεσης ή μη εύρεσης αποτελεσμάτων καθώς και μηνύματα λάθους αν η αναζήτηση δεν είναι έγκυρη. Σχεδιασμός διαλόγων που ολοκληρώνονται σε λίγα βήματα Οι σειρές των ενεργειών πρέπει να οργανώνονται σε ομάδες με αρχή, μέση και τέλος. Η ενημερωτική ανάδραση στο τέλος μια ομάδας ενεργειών πρέπει να δίνει στους χείριστες την αίσθηση ότι η εργασία ολοκληρώθηκε και ότι μπορούν πλέον να ξεκινήσουν την επόμενη σειρά ενεργειών. Απλή αντιμετώπιση λαθών Το σύστημα πρέπει να σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε οι πιθανότητες να κάνει ο χρήστης κάποιο σημαντικό λάθος να είναι μηδαμινές. Αν γίνει κάποιο λάθος τότε το σύστημα θα πρέπει να είναι σε θέση να εντοπίζει αυτό το λάθος και να προσφέρει απλούς και κατανοητούς μηχανισμούς για την αντιμετώπισή του. Η σχεδίαση του συστήματος που αναπτύχθηκε ελαχιστοποιεί τις πιθανότητες λάθους από την πλευρά του χρήστη. Η περισσότερες επιλογές γίνονται με χρήση του ποντικιού ή από προκαθορισμένες λίστες. Στις φόρμες συμπλήρωσης κειμένου το κείμενο που εισάγει ο χρήστης ελέγχεται και σε περίπτωση εισαγωγής μη έγκυρου κειμένου εμφανίζονται τα αντίστοιχα μηνύματα λάθους. Παράλληλα σε περίπτωση λάθους ο χρήστης ενημερώνεται για το λόγο για τον οποίο έγινε το λάθος, ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις προτείνεται η σωστή σειρά ενεργειών που πρέπει να πραγματοποιήσει ο χρήστης προκειμένου να αποφύγει το ίδιο λάθος. Δυνατότητα εύκολης αναίρεσης ενεργειών Αυτό το στοιχείο σκοπεύει στο να απαλλάξει τους χρήστες από το άγχος τυχών λαθών. Ο χρήστης θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να ακυρώνει μία λανθασμένη ενέργεια και να επαναφέρει το σύστημα στην προηγούμενη του κατάσταση. Η ενέργειες της επαναφοράς μπορεί να γίνονται με μία απλή ενέργεια, εισαγωγή κάποιων δεδομένων ή μια πλήρη σειρά ενεργειών. Η αναπτυχθείσα εφαρμογή δίνει τη δυνατότητα αναίρεσης της οποιαδήποτε ενέργειας πάνω στον χάρτη με τη χρήση των πλήκτρων «βήμα μπροστά» και «βήμα πίσω». Παράλληλα στις περισσότερες λειτουργίες του συστήματος υπάρχουν οι επιλογές «ακύρωση» και «καθαρισμός» οι οποίες αναιρούν τις ενέργειες του χρήστη και «καθαρίζουν» ενδεχόμενες φόρμες που έχει συμπληρώσει ο χρήστης και πιθανά αποτελέσματα που έχουν εμφανιστεί στον χάρτη. 42

46 Ο έλεγχος της αλληλεπίδρασης θα πρέπει να είναι από την πλευρά του χρήστη και όχι του συστήματος Οι χρήστες θα πρέπει να έχουν τον έλεγχο των ενεργειών του συστήματος. Θα πρέπει να έχουν τη δυνατότητα να διαχειρίζονται το σύστημα και να πυροδοτούν ενέργειες και να μην είναι απλά θεατές ή να απαντούν στις ενέργειες που πυροδοτεί το ίδιο το σύστημα. Μείωση φόρτου βραχυπρόθεσμης μνήμης Οι περιορισμοί του ανθρώπινου εγκεφάλου στην επεξεργασία πληροφοριών στη βραχυπρόθεσμη μνήμη επιβάλει την απλή σχεδίαση του γραφικού περιβάλλοντος του συστήματος. Οι οθόνες θα πρέπει να είναι απλές, η συχνότητα εναλλαγής σελίδων θα πρέπει να είναι περιορισμένη και οι σειρές ενεργειών και η χρήση του συστήματος θα πρέπει να απαιτεί όσο το δυνατόν λιγότερη ανάγκη μνημόνευσης από το χρήστη. Στο σύστημα που αναπτύχθηκε οι περισσότερες λειτουργίες πραγματοποιούνται σε μία οθόνη (με εξαίρεση την εφαρμογή δημιουργίας ζωνών επιρροής) ενώ η σχεδίαση είναι όσο το δυνατόν ποιο απλή. Τα εικονίδια που χρησιμοποιούνται είναι παρόμοια με αυτά των περισσοτέρων εμπορικών εφαρμογών Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων ενώ η απεικόνισή τους παραπέμπει στη λειτουργία τους (η λειτουργία της μεγέθυνσης απεικονίζεται με ένα μεγεθυντικό φακό, η λειτουργία της μετακίνησης με βελάκια που έχουν την αντίστοιχη φορά). 43

47 3.2 Δεδομένα Δεδομένα Ερημοποίησης Συλλογή των δεδομένων Για να διασφαλιστεί η δυνατότητα σύγκρισης των δεδομένων μεταξύ των αποτελεσμάτων της παρακολούθησης είναι απαραίτητο να εναρμονιστούν τα δεδομένα (κλίμακα, διάταξη, κλπ) και να εφαρμοστεί η ίδια μέθοδος επεξεργασίας δεδομένων. Έχοντας επιλύσει το τελευταίο ζήτημα σύμφωνα με τη μεθοδολογία εκτίμησης της ερημοποίησης όπως λεπτομερώς περιγράφηκε στην προηγούμενη ενότητα, μένει να διασφαλιστεί ότι παρέχονται για επεξεργασία παρόμοια δεδομένα εισαγωγής. Τα απαραίτητα δεδομένα συνοψίζονται στον Πίνακα 3.1. Πίνακας 3.1 Περιγραφή και είδος των δεδομένων που έχουν συλλεχθεί για την εκτίμηση του κινδύνου ερημοποίησης Θεματικά επίπεδα Περιγραφή Είδος δεδομένων Χρήσεις γης Κύριο μητρικό υλικό Βάθος εδάφους Διάβρωση εδάφους Όρια νομού Μετεωρολογικοί σταθμοί Πολυγωνικό επίπεδο χρήσεων γης ταξινομημένο σύμφωνα με την ονοματολογία του CORINE. Επίπεδο με χαρακτηριστικά πολυγώνου με το κύριο μητρικό υλικό (Ιλύς, Γρανίτης, Σχιστόλιθος, κλπ ). Επίπεδο με χαρακτηριστικά πολυγώνου με 9 κατηγορίες εδαφικού βάθους. Ένα κύριο και ένα δευτερεύον επίπεδο βάθους δίνονται για κάθε πολύγωνο όπως ακολουθεί: Βαθύ, βαθύ και ρηχό, βαθύ και γυμνό, ρηχό και βαθύ, ρηχό, ρηχό και γυμνό, γυμνό και βαθύ, γυμνό και ρηχό και γυμνό. Επίπεδο με χαρακτηριστικά πολυγώνου με 8 κατηγορίες διάβρωσης. Ένα κύριο και ένα δευτερεύον επίπεδο διάβρωσης δίνονται για κάθε πολύγωνο όπως ακολουθεί: Κενό, κενό και μέτριο, κενό και σκληρό, μέτριο και κενό, μέτριο και σκληρό, σκληρό και κενό, σκληρό και μέτριο και σκληρό. Επίπεδο με χαρακτηριστικά πολυγώνου με τα όρια των περιοχών μελέτης. Επίπεδο με σημειακά χαρακτηριστικά με τους μετεωρολογικούς σταθμούς στο νομό. Η μέση ετήσια θερμοκρασία και η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι το ελάχιστο σύνολο δεδομένων που παράγονται σε κάθε σταθμό. Χαρακτηριστικά πολυγώνου Χαρακτηριστικά πολυγώνου Χαρακτηριστικά πολυγώνου Χαρακτηριστικά πολυγώνου Γραμμικά στοιχεία Σημειακά χαρακτηριστικά 44

48 Θεματικά επίπεδα ΨΜΕ Περιγραφή Είδος δεδομένων Επίπεδο Ψηφιδωτού τύπου που αντιστοιχεί στο Ψηφιακό Ψηφιδωτού τύπου μοντέλο εδάφους με μέγεθος κελιού 20m Χρονική επαναληψιμότητα. Σε αυτή την ενότητα προσδιορίζονται τα επίπεδα εκείνα που μεταβάλλονται στο χρόνο. Τέτοιου είδους πληροφορίες είναι χρήσιμες εφόσον μόνο μεταβλητά δεδομένα θα πρέπει να συλλεχθούν ξανά σε κάθε εργασία παρακολούθησης. Στον Πίνακα 3.2, προτείνεται για κάθε μεταβλητή παράμετρο ένα διάστημα χρόνου για τη συλλογή δεδομένων που θα μπορούσε να δώσει μια σημαντική αλλαγή μεταξύ των δύο συλλογών δεδομένων ή των μετρήσεων σύμφωνα με τα συμπεράσματα που εξάχθηκαν κατά τη διάρκεια του ευρωπαϊκού προγράμματος MOONRISES (INTERREG III B ARCHIMED). Πίνακας 3.2 Διακύμανση και χρονική επαναληψιμότητα συλλογής των δεδομένων για τις προς μελέτη παραμέτρους Δεδομένα που έχουν Σταθερά Μεταβλητά Επαναληψιμότητα των δεδομένων συλλεχθεί στο χρόνο στο χρόνο που έχουν συλλεχθεί X 10 έτη Χρήση γης Κύριο μητρικό υλικό X - Βάθος εδάφους X 5 έτη Διάβρωση εδάφους X 5 έτη Μετεωρολογικοί σταθμοί X 1 έτος ΨΜΕ X - * Μετά από πυρκαγιές και/ή ισχυρές βροχοπτώσεις, το χρονικό βήμα πρέπει να αναθεωρείται προς τα κάτω. Σημείωση: Για την εκτίμηση του κινδύνου ερημοποίησης στην περιοχή μελέτης στην Ελλάδα χρησιμοποιήθηκε το CORINE Land Cover 2000 (EEA, 2000). Το CORINE Land Cover 2000 είναι μια αναθεωρημένη εκδοχή του CORINE Land Cover Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Περιβάλλοντος παρέχει ελεύθερη πρόσβαση στο σύνολο δεδομένων του Land cover στην ιστοσελίδα της ( Θεωρητικά, η παρακολούθηση μπορεί να έχει ένα βήμα χρόνου ίσο με τον ελάχιστο χρόνο επαναληψιμότητας της συλλογής δεδομένων των παραμέτρων. Επομένως, θα μπορούσε να 45

49 προταθεί ένα χρονικό βήμα 5 ετών, ωστόσο, η επαναληψιμότητα χρόνου πρέπει να λαμβάνει υπόψη: το γεγονός ότι η ερημοποίηση οδηγεί σε πολλαπλή υποβάθμιση που χρειάζεται χρόνο για να συντελεστεί το κόστος των ενεργειών παρακολούθησης τον χρόνο που απαιτείται για τη συλλογή και την επεξεργασία των δεδομένων το γεγονός ότι η επίπτωση των μέτρων πρόληψης και καταστολής θα μπορούσε να εκτιμηθεί μόνο μετά την πάροδο συγκεκριμένης χρονικής περιόδου. Έτσι, το βήμα χρόνου θα μπορούσε να αυξηθεί κατά 2 με 3 έτη. Ωστόσο, η επαναληψιμότητα χρόνου θα μπορούσε να αγνοηθεί εάν κάποιο μείζον υδρολογικό συμβάν επηρεάζει τις περιοχές μελέτης (πλημμύρες, μακρά ξηρασία, σοβαρές δασικές φωτιές). Σε μια τέτοια ιδιαίτερη περίπτωση, θα μπορούσε να γίνει μια εκτίμηση του νέου κινδύνου ερημοποίησης για την αποτίμηση των επιπτώσεων των καταστροφών που συντελέστηκαν Αποθήκευση των δεδομένων Η μακροπρόθεσμη αποθήκευση των δεδομένων που αποκομίστηκαν σε κάθε στάδιο παρακολούθησης διασφαλίζει την αποτελεσματικότητα των ενεργειών παρακολούθησης και την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της παρακολούθησης. Για το λόγο αυτό, η δημιουργία μιας γεωγραφικής βάσης δεδομένων (geodatabase) ήταν πρωταρχικό μέλημα. Η επιλογή κατευθύνθηκε προς την υλοποίηση μιας προσωπικής γεωγραφικής βάσης δεδομένων (personal geodatabase), όπου μόνο ένας χρήστης κάθε φορά μπορεί να έχει πρόσβαση στη βάση για την ανάκτηση ή την αποθήκευση γεωγραφικών δεδομένων. Η διαχείριση της γεωγραφικής βάσης δεδομένων του προγράμματος μπορεί εύκολα να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα πλήρες σύνολο οργάνων που προσφέρεται μέσα στο ArcCatalog. Το μέγεθος της γεωγραφικής βάσης δεδομένων περιορίζεται στα 2 GB. Συνεπώς, δημιουργήθηκε μία γεωγραφική βάση δεδομένων, με το χώρο που καταλάμβανε να μην ξεπερνά το ένα τέταρτο της ανώτατης χωρητικότητάς της, επιτρέποντας έτσι την πραγματοποίηση αρκετών ενεργειών παρακολούθησης πριν καταστεί αναγκαία η δημιουργία συμπληρωματικής βάσης δεδομένων. 46

50 3.2.2 Δεδομένα Εκτίμησης Πλημμυρικού Κινδύνου Τα δεδομένα εκτίμησης πλημμυρικού κινδύνου αποθηκεύονται σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων. Η σχεσιακή βάση δεδομένων μπορεί να περιγραφεί ως μια οργανωμένη συλλογή γεωγραφικών δεδομένων με σκοπό να ενσωματώσει, να αποθηκεύσει, να ενημερώσει, να διαχειριστεί, να αναλύσει και να διαθέσει κατάλληλα τις πληροφορίες. Επιπλέον, όλα τα χωρικά δεδομένα, διανυσματικά και ψηφιδωτά που συμπεριλαμβάνονται στη βάση δεδομένων και παρουσιάζονται στη διαδικτυακή εφαρμογή Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (Web GIS) είναι γεωαναφερμένα στο ίδιο προβολικό σύστημα, συγκεκριμένα στο WGS84. Το Παγκόσμιο Γεωδαιτικό Σύστημα (WGS 84) είναι το σύστημα το οποίο χρησιμοποιείται στο Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού (GPS) και είναι γεωκεντρικό. Τα γεωγραφικά δεδομένα που χρησιμοποιούνται στην εφαρμογή εκτός από τις χωρικές πληροφορίες των δεδομένων ενσωματώνουν επίσης τις περιγραφικές (μη χωρικές) πληροφορίες των σχετικών χωρικών δεδομένων. Οι περιγραφικές πληροφορίες παρουσιάζονται υπό μορφή πινάκων και μεταδεδομένων. Τα δεδομένα τα οποία συμπεριλαμβάνονται και παρουσιάζονται στην εφαρμογή εκτίμησης πλημμυρικού κινδύνου έχουν οργανωθεί σε πέντε βασικές κατηγορίες: 1. Δεδομένα Τηλεμετρίας 2. Θεματικοί χάρτες 3. Χάρτες χρήσης γης 4. Τοπογραφικά υπόβαθρα 5. Δορυφορικές εικόνες 6. Δεδομένα Συμμετοχής κοινού (public participation) Τηλεμετρικά Δεδομένα Για την αντιμετώπιση των πλημμυρικών φαινομένων η δημιουργία ενός δικτύου για την έγκαιρη πρόβλεψη του κινδύνου εμφάνισης πλημμυρικών φαινομένων, κρίνεται αναγκαία, για την εφαρμογή των κατάλληλων διαχειριστικών πρακτικών, αλλά και έκτακτων μέτρων, που θα συμβάλλουν στη μείωση της έκτασης αυτών των φαινομένων και στον περιορισμό των αρνητικών συνεπειών που μπορούν να προκαλέσουν στις τοπικές κοινωνίες. Προκειμένου να εφαρμοστεί το σύστημα στήριξης αποφάσεων έγινε χρήση των τηλεμετρικών δεδομένων έξι σταθμών που έχουν εγκατασταθεί κατά μήκος του ποταμού Στρυμόνα (Πίνακας 3.3 και Εικόνα 3.6). 47

51 Εικόνα 3.6 Τηλεμετρικοί σταθμοί Στρυμόνα για την εκτίμηση πλημμυρικού κινδύνου Πίνακας 3.3 Χωρικές θέσεις Τηλεμετρικών Σταθμών Στρυμόνα Όνομα Σταθμού Χ Υ Ν. Πετρίτσι Κατάντι , ,39 Αμφίπολη , ,14 Πεπονιά , ,00 Ν. Πετρίτσι Ανάντι , ,58 Αγγίτης , ,88 Λίμνη Κερκίνη , ,52 48

52 Θεματικοί Χάρτες Η κατηγορία «Θεματικοί Χάρτες» χωρίζεται σε τρείς βασικές υποκατηγορίες. Αυτές είναι: 1. Διοικητικά δεδομένα 2. Υδρολογικά δεδομένα 3. Περιβαλλοντικά δεδομένα Διοικητικά δεδομένα Η υποκατηγορία των Διοικητικών Δεδομένων περιλαμβάνει πληροφορίες για τη διοικητική δομή της περιοχής όπου βρίσκεται ο ποταμός Στρυμόνας. Τα δεδομένα της υποκατηγορίας καθώς και ο τύπος τους συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 3.4 Όνομα, τύπος και περιγραφή των δεδομένων της υποκατηγορίας «Διοικητικά Δεδομένα» Όνομα Τύπος Περιγραφή Δρόμοι Γραμμές Οι δρόμοι έχουν ταξινομηθεί σε τρείς βασικές κατηγορίες: Εθνικό δίκτυο, Κύριο δίκτυο και Επαρχιακό δίκτυο. Περιοχή λεκανών απορροής Πολύγωνα Παρουσιάζει τα διοικητικά όρια της περιοχής λεκανών απορροής στην οποία ανήκει η λεκάνη του Στρυμόνα Κατοικημένες περιοχές Πολύγωνα Συμπεριλαμβάνει τις κατοικημένες περιοχές στην περιοχή της λεκάνης απορροής. Δήμοι Πολύγωνα Παρουσιάζει τους δήμους που βρίσκονται εντός η σε τμήμα της λεκάνης απορροής σύμφωνα με τον Καλλικράτη. Νομοί Πολύγωνα Παρουσιάζει τους νομούς που βρίσκονται εντός η σε τμήμα της λεκάνης απορροής. Εθνικά Σύνορα Γραμμές Παρουσιάζει τα εθνικά σύνορα μεταξύ Ελλάδας και Βουλγαρίας. 49

53 Υδρολογικά Δεδομένα Η υποκατηγορία των Υδρολογικών δεδομένων παρέχει πληροφορίες για τους υδατικούς πόρους της λεκάνης απορροής του ποταμού Στρυμόνα. Τα δεδομένα της υποκατηγορίας καθώς και ο τύπος τους συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 3.5. Όνομα, τύπος και περιγραφή των δεδομένων της υποκατηγορίας «Υδρολογικά Όνομα Τύπος Περιγραφή Δεδομένα» Υδάτινα Σώματα Πολύγωνα Το επίπεδο των υδάτινων σωμάτων απεικονίζει τα υδάτινα σώματα σύμφωνα με την Οδηγία Πλαίσιο για τα Ύδατα της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Σύμφωνα με την κατηγοριοποίηση 4 τύποι υδάτινων σωμάτων έχουν προκύψει: Υδρογραφικό Δίκτυο Γραμμές Παράκτια Ύδατα Εσωτερικά Ύδατα, λίμνες Εσωτερικά Ύδατα, ποταμοί Μεταβατικά ύδατα Παρουσιάζει το υδρογραφικό δίκτυο της λεκάνης απορροής του ποταμού Στρυμόνα. Το δίκτυο χωρίζεται σε τέσσερις κατηγορίες: Πηγές ύδατος και σημεία υδροληψίας Ποταμοί Συνεχούς Ροής Ρέματα Δίκτυο άρδευσης Υδατογραμμή Πολύγωνα Παρουσιάζει την τοποθεσία των πηγών ύδατος και σημείων υδροληψίας. Υπολεκάνες Πολύγωνα Περιλαμβάνει τις τρείς υπολεκάνες που σχηματίζουν τη λεκάνη του ποταμού Στρυμόνα. Συγκεκριμένα: Τη λεκάνη του Αγγίτη, στο ανατολικό τμήμα, Τη λεκάνη του Οχυρού, στο Βόρειο τμήμα. Η οποία είναι «κλειστή» λεκάνη καθώς δεν συνδέεται απευθείας με τον ποταμό αλλά μέσω ενός υπογείου συστήματος, και Τη λεκάνη του Στρυμόνα στο δυτικό τμήμα. Λεκάνη Απορροής Πολύγωνα Παρουσιάζει τα όρια της λεκάνης απορροής του ποταμού Στρυμόνα 50

54 Περιβαλλοντικά Δεδομένα Η υποκατηγορία των περιβαλλοντικών δεδομένων περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με τις προστατευόμενες περιοχές που βρίσκονται στη λεκάνη απορροής του ποταμού Στρυμόνα. Τα δεδομένα της υποκατηγορίας καθώς και ο τύπος τους συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 3.6 Όνομα, τύπος και περιγραφή των δεδομένων της υποκατηγορίας «Περιβαλλοντικά Δεδομένα». Όνομα Τύπος Περιγραφή Περιοχές RAMSAR Πολύγωνα Απεικονίζει τις περιοχές που προστατεύονται στο πλαίσιο της σύμβασης Ramsar Natura 2000 Special Protection Areas (SPA) Πολύγωνα Απεικονίζει τις περιοχές Natura 2000 Special Protection Areas (SPA). Natura 2000 Sites of Community Importance (SCI) Πολύγωνα Απεικονίζει τις περιοχές Natura 2000 Sites of Community Importance (SCI). Natura 2000 SCI/SPA Πολύγωνα Απεικονίζει τις περιοχές Natura 2000 που ανήκουν στην κατηγορία SCI/SPA Χάρτες Χρήσεων Γης Η κατηγορία «Χάρτες Χρήσεων Γης» περιλαμβάνει τις χρήσεις γης στην περιοχή ενδιαφέροντος. Τα δεδομένα της κατηγορίας προέρχονται από τον χάρτη χρήσεων γης του ευρωπαϊκού προγράμματος CORINE (EEA, 2000) Δεδομένα κατηγορίας «Τοπογραφικά Υπόβαθρα» Η θεματική κατηγορία «Τοπογραφικά Υπόβαθρα» περιλαμβάνει δύο υποκατηγορίες: Τις Ισοϋψείς 100 μέτρων και Το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (ΨΜΕ) Ισοϋψείς 100 μέτρων Η συγκεκριμένη κατηγορία δεδομένων συμπεριλαμβάνει τις ισοϋψείς γραμμές της λεκάνης απορροής ανά διαστήματα 100 μέτρων. Οι ισοϋψείς είναι γραμμές οι οποίες ενώνουν 51

55 σημεία ίσης τιμής υψομέτρου. Η κατανομή των γραμμών απεικονίζει τον τρόπο με τον οποίο μεταβάλετε το υψόμετρο της περιοχής. Όταν η μεταβολή είναι μικρή τότε η απόσταση των γραμμών μεγαλώνει. Όταν υπάρχουν μεγάλες διαφορές υψομέτρου τότε οι γραμμές απεικονίζονται πιο κοντά η μία στην άλλη. Η παρακάτω εικόνα απεικονίζει τις ισοϋψείς γραμμές όπως αυτές φαίνονται στην εφαρμογή εκτίμησης πλημμυρικού κινδύνου του ποταμού Στρυμόνα. Εικόνα 3.7 Εμφάνιση των ισουψών γραμμών στην διαδικτυακή εφαρμογή με τρόπο που δείχνει την διαφοροποίηση του αναγλύφου Το ψηλότερα σημεία της λεκάνης απεικονίζονται με πορτοκαλί χρώμα το οποίο μετατρέπεται σε πράσινο και μετέπειτα σε μπλε όσο το υψόμετρο γίνεται χαμηλότερο. 52

56 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (ΨΜΕ) Η συγκεκριμένη κατηγορία περιλαμβάνει δύο ψηφιδωτά αρχεία: το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (SRTM 90) και τη σκίαση (Hillshade). Το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους προήλθε από δεδομένα SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) ανάλυσης 90 μέτρων ανά εικονοστοιχείο. Από επεξεργασία του ΨΜΕ προέκυψε και το αρχείο σκίασης (hillshade) της λεκάνης απορροής. Σύμφωνα με τη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων το υψηλότερο σημείο της λεκάνης φτάνει τα 2179 μέτρα ενώ το χαμηλότερο βρίσκεται χαμηλότερα από την επιφάνεια της θάλασσας (-5 μέτρα) Δεδομένα κατηγορίας «Δορυφορικές εικόνες» Η κατηγορία «Δορυφορικές εικόνες» περιλαμβάνει δεδομένα σε ψηφιδωτή μορφή τα οποία έχουν γεωαναφερθεί στο προβολικό σύστημα WGS 84. Η συλλογή εικόνων περιλαμβάνει δορυφορικά δεδομένα από τους δορυφόρους Landsat, SPOT και RADARSAT σε διαφορετικές χρονικές στιγμές όπου απεικονίζεται η κατάσταση του ανώτερου τμήματος του ποταμού Δεδομένα κατηγορίας «Δεδομένα Συμμετοχής κοινού» Η κατηγορία «Δεδομένα Συμμετοχής κοινού» περιλαμβάνει δεδομένα τα οποία έχουν σταλεί στο σύστημα από παρατηρήσεις χρηστών και έχουν καταχωρηθεί μέσω της εφαρμογής συμμετοχής κοινού (public participation). Οι παρατηρήσεις καταχωρούνται χωρικά ως σημεία στον χάρτη και περιλαμβάνουν πληροφορίες όπως σχόλια, φωτογραφίες και έγγραφα Δεδομένα Εκτίμησης Ποτάμιας Ρύπανσης Τα δεδομένα εκτίμησης ποτάμιας ρύπανσης αποθηκεύονται σε σχεσιακή βάση δεδομένων με τον ίδιο τρόπο που αποθηκεύονται τα δεδομένα εκτίμησης πλημμυρικού κινδύνου. Τα δεδομένα που συμπεριλαμβάνονται στην εφαρμογή εκτίμησης ποτάμιας ρύπανσης έχουν οργανωθεί σε τρείς κατηγορίες: Δεδομένα Τηλεμετρίας, Διανυσματικά δεδομένα και Ψηφιδωτά δεδομένα Δεδομένα Τηλεμετρίας Η τηλεμετρία η οποία προέρχεται από ένα δίκτυο τηλεμετρικών σταθμών το οποίο έχει εγκατασταθεί κατά το μήκος του ποταμού Νέστου αποτελεί τη βάση για το σύστημα 53

57 στήριξης απόφασης για την επικινδυνότητα ρύπανσης του ποταμού(εικόνα 3.8 και Πίνακας 3.7). Εικόνα 3.8 Δίκτυο Τηλεμετρίας Νέστου για την εκτίμηση κινδύνου ρύπανσης Πίνακας 3.7 Συντεταγμένες Δικτύου Τηλεμετρίας Νέστου Όνομα Σταθμού X_m Y_m Γέφυρα Σταυρούπολης , ,886 Κεραμωτή , ,510 Παρανέστι , ,509 Χρυσούπολη , ,632 Γέφυρα Δεσπάτη , ,945 Λίμνη Θυσαυρού , ,763 Τοξότες , ,591 Ν. Καρβάλη , ,764 54

58 Διανυσματικά δεδομένα Τα διανυσματικά δεδομένα παρέχουν πληροφορίες για: Τη διοικητική δομή της περιοχής (Δήμοι, νομοί, εθνικά σύνορα) (Πινακας 3.8) Τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής (ισοϋψείς γραμμές) (Πινακας 3.9) Τα υδρογραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής (υδάτινα σώματα, υδρογραφικό δίκτυο, λεκάνη απορροής του ποταμού) (Πινακας 3.10) Τις χρήσεις γης (Πινακας 3.11) Τη γεωλογική δομή της περιοχής (Πινακας 3.12) Πίνακας 3.8 Διοικητικά δεδομένα Όνομα Τύπος Περιγραφή Δήμοι Πολύγωνα Παρουσιάζει τους δήμους που βρίσκονται εντός η σε τμήμα της λεκάνης απορροής σύμφωνα με τον Καλλικράτη. Νομοί Πολύγωνα Παρουσιάζει τους νομούς που βρίσκονται εντός η σε τμήμα της λεκάνης απορροής. Εθνικά Σύνορα Γραμμές Παρουσιάζει τα εθνικά σύνορα μεταξύ Ελλάδας και Βουλγαρίας. Πίνακας 3.9 Τοπογραφικά υπόβαθρα Όνομα Τύπος Περιγραφή Ισοϋψείς Γραμμές Η συγκεκριμένη κατηγορία δεδομένων συμπεριλαμβάνει τις ισοϋψείς γραμμές της λεκάνης απορροής ανά διαστήματα 100 μέτρων 55

59 Πίνακας 3.10 Υδρολογικά δεδομένα Όνομα Τύπος Περιγραφή Υδάτινα Σώματα Πολύγωνα Το επίπεδο των υδάτινων σωμάτων απεικονίζει τα υδάτινα σώματα σύμφωνα με την Οδηγία Πλαίσιο για τα Ύδατα της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Σύμφωνα με την κατηγοριοποίηση 4 τύποι υδάτινων σωμάτων έχουν προκύψει: Παράκτια Ύδατα Εσωτερικά Ύδατα, λίμνες Εσωτερικά Ύδατα, ποταμοί Μεταβατικά ύδατα Υδρογραφικό Δίκτυο Γραμμές Παρουσιάζει το υδρογραφικό δίκτυο της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου. Το δίκτυο χωρίζεται σε τέσσερις κατηγορίες: Ποταμοί Συνεχούς Ροής Ρέματα Δίκτυο άρδευσης Υδατογραμμή Λεκάνη Απορροής Πολύγωνα Παρουσιάζει τα όρια της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου 56

60 Πίνακας 3.11 Χάρτες χρήσης γης Όνομα Τύπος Περιγραφή Κάλυψη γης Πολύγωνα Η κατηγορία «Χάρτες Χρήσεων Γης» περιλαμβάνει τις χρήσεις γης στην περιοχή ενδιαφέροντος. Τα δεδομένα της κατηγορίας προέρχονται από τον χάρτη χρήσεων γης του ευρωπαϊκού προγράμματος CORINE Πίνακας 3.12 Γεωλογικά Δεδομένα Όνομα Τύπος Περιγραφή Γεωλογία Πολύγωνα Παρουσιάζει το γεωλογικό υπόβαθρο της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου. Τα δεδομένα βασίζονται στον γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: Ψηφιδωτά δεδομένα Τα ψηφιδωτά δεδομένα εμπεριέχουν θεματικές εικόνες οι οποίες χρησιμοποιούνται σαν χάρτες υποβάθρου στην εφαρμογή. Συγκεκριμένα συμπεριλαμβάνονται Ορθοφωτοχάρτες του κτηματολογίου και Δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Landsat 7 57

61 3.3 Μέθοδοι Συστήματα Στήριξης Απόφασης Η Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία (AHP: Analytic Hierarchy Process) Η Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία (AHP: Analytic Hierarchy Process) είναι μία πολυκριτήρια μέθοδος στήριξης αποφάσεων η οποία αναπτύχθηκε από τον Thomas Saaty. Η AHP χρησιμοποιεί συγκρίσεις κατά ζεύγη προκειμένου να υπολογίσει τα βάρη πολλαπλών κριτηρίων. Σημαντικό πλεονέκτημα απέναντι σε άλλες πολυκριτήριες μεθόδους αποτελεί το γεγονός ότι η AHP δίνει τη δυνατότητα υπολογισμού του λόγου συνέπειας C.R. (Consistency Ratio) με βάση τον οποίο ανιχνεύονται πιθανές ασυνέπειες, οι οποίες πολύ συχνά προκύπτουν από ανθρώπινα λάθη, στις συγκρίσεις μεταξύ κριτηρίων. Περιγραφή της Διαδικασίας Όλα τα κριτήρια τα οποία λαμβάνουν μέρος στην ανάλυση συγκρίνονται μεταξύ τους κατά ζεύγη με τη χρήση ενός πίνακα συγκρίσεων. Η διαδικασία αυτή επιτρέπει στο χρήση να εκφράζει τη σχετική σημαντικότητα ενός κριτηρίου απέναντι σε κάποιο άλλο χρησιμοποιώντας αριθμητικές τιμές. Οι τιμές αυτές προέρχονται από την κλίμακα SAATY η οποία έχει προταθεί από τον μαθηματικό Thomas Saaty (Saaty, 1977). Η κλίμακα SAATY αποτελείται από τις τιμές 1 ως 9 με βάση τις οποίες περιγράφεται η σημαντικότητα ενός κριτηρίου απέναντι σε κάποιο άλλο (Πίνακας 3.13). Πίνακας 3.13 Οι τιμές της κλίμακας SAATY και η σημασία τους Τιμή Σημασία 1 Ίση 3 Μέτρια 5 Ισχυρή 7 Πολύ Ισχυρή 9 Ακραία 2,4,6,8 Ενδιάμεσες τιμές Αντίστροφα κλάσματα Τιμές για αντίστροφη σύγκριση Ο Πίνακας 3.14 απεικονίζει ένα παράδειγμα ενός πίνακα σύγκρισης τριών κριτηρίων Κ1, Κ2 και Κ3. Το Κ1 στο παράδειγμα έχει ισχυρή σημασία σε σχέση με το Κ2 (τιμή 5) και μέτρια προς ισχυρή σημασία σε σχέση με το Κ3 (τιμή 4). Το Κ2 έχει ίση προς μέτρια σημασία σε σχέση με το Κ3 (τιμή 2). Οι υπόλοιπες θέσεις του πίνακα παίρνουν δεκαδικές τιμές οι 58

62 οποίες προκύπτουν από τα αντίστροφα κλάσματα των αντιστοίχων τιμών που βρίσκονται στις αντίστροφες θέσεις του πίνακα (τιμές 0.2, 0.25 και 0.5). Πίνακας 3.14 Ο Πίνακας σύγκρισης τριών κριτηρίων Κριτήρια Κ1 Κ2 Κ3 Κ Κ2 0,2 1 2 Κ3 0,25 0,5 1 Το επόμενο βήμα στην Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία είναι η εφαρμογή ενός αλγορίθμου, προσαρμοσμένου έτσι ώστε να είναι εύκολη η υλοποίηση του σε υπολογιστές, ο οποίος επιφέρει αποτελέσματα παρόμοια με αυτά της ανάλυσης κυρίων συνιστωσών. Ο αλγόριθμος αποτελείται από τα παρακάτω βήματα: 1. Άθροιση κάθε στήλης στον πίνακα συγκρίσεων 2. Διαίρεση κάθε στοιχείου του πίνακα με το άθροισμα της στήλης στην οποία ανήκει προκειμένου να υπολογιστεί το κανονικοποιημένο σχετικό βάρος. 3. Υπολογισμός της μέσης τιμής κάθε γραμμής προκειμένου να υπολογιστεί η κύρια ψευδοτιμή. 4. Άθροισμα της κάθε γραμμής και διαίρεση με τον αριθμό των κριτηρίων προκειμένου να υπολογιστούν τα βάρη των κριτηρίων που θα χρησιμοποιηθούν. Λαμβάνοντας υπόψη τον πιθανό αριθμό συγκρίσεων που μπορεί να προκύψουν σε ένα πίνακα με μεγάλο αριθμό κριτηρίων είναι πολύ πιθανό να παρατηρηθούν φαινόμενα ασυνέπειας τα οποία στις περισσότερες περιπτώσεις οφείλονται σε ανθρώπινο σφάλμα. Η μέθοδος AHP προβλέπει αυτή την περίπτωση με τον υπολογισμό του λόγου συνέπειας (CR- Consistency Ratio), ενός αριθμητικού δείκτη, στόχος του οποίου είναι ο εντοπισμός των φαινόμενων ασυνέπειας. Ο λόγος συνέπειας υπολογίζεται από το λόγο του Δείκτη Συνέπειας (Consistency Index CI) προς ένα Τυχαίο Δείκτη Συνέπειας (Random Index RI): CI CR (3.1) RI 59

63 Οι τιμές του Τυχαίου Δείκτη σχετίζονται με τον αριθμό των κριτηρίων στον πίνακα σύγκρισης. Στον πίνακα 3.15 παρουσιάζονται οι τιμές του Τυχαίου Δείκτη για πίνακες σύγκρισης έως και 8 κριτηρίων. Πίνακας 3.15 Τιμές Δείκτη RI (n = αριθμός κριτηρίων) n RI 0,00 0,58 0,90 1,12 1,24 1,32 1,41 Ο δείκτης συνέπειας CI μπορεί να υπολογιστεί από τον πίνακα σύγκρισης χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο: CI max n n 1 (3.2) όπου λ max : η μεγαλύτερη ψευδοτιμή (Eigenvalue) στον πίνακα σύγκρισης n: ο αριθμός κριτηρίων στον πίνακα συγκρίσεων Η επανεξέταση του πίνακα σύγκρισης συνιστάται όταν η τιμή του λόγου συνέπειας CR είναι μεγαλύτερη από Το στοιχείο της Αβεβαιότητας στην Διαδικασία Λήψης Απόφασης Η πληροφορία αποτελεί κύριο και ζωτικό στοιχείο για τη διαδικασία λήψης απόφασης. Πολλές φορές όμως τα δεδομένα δεν μπορούν να εκφραστούν με απόλυτη βεβαιότητα. Η πηγή της αβεβαιότητας προέρχεται συνήθως από δύο κυρίως παράγοντες: (1) την ποιότητα ή τη διαθεσιμότητα των δεδομένων και (2) την έλλειψη δυνατότητας δημιουργίας ενός σαφούς κανόνα απόφασης. Αβεβαιότητα προερχόμενη από τα δεδομένα Τα δεδομένα μπορεί να είναι ελλιπή ή μη διαθέσιμα Τα δεδομένα μπορεί να είναι διαθέσιμα αλλά πιθανών αναξιόπιστα ή αμφίσημα λόγο λαθών κατά τη μέτρηση, πολλών μετρήσεων με συγκρουόμενα συμπεράσματα κτλ. Τα δεδομένα μπορεί να προέρχονται από υποκειμενική κρίση του χρήστη 60

64 Τα δεδομένα μπορεί να προέρχονται από μέσους όρους οι οποίοι μπορεί να παρουσιάζουν εξαιρέσεις Aβεβαιότητα προερχόμενη από τη δυνατότητα σωστής έκφρασης του κανόνα απόφασης Η γνώση του λήπτη απόφαση μπορεί να προέρχεται από εμπειρικά δεδομένα ή δεδομένα τα οποία προέρχονται στατιστικές παρατηρήσεις Η γνώση του λήπτη απόφασης μπορεί να μην είναι εφαρμόσιμη σε όλες τις εναλλακτικές περιπτώσεις Βασικοί Ορισμοί Απόφαση (Decision) H απόφαση είναι μια επιλογή μεταξύ εναλλακτικών λύσεων. Κριτήριο (Criterion) Ένα κριτήριο είναι η βάση μιας απόφασης που μπορεί να μετρηθεί ή να εκτιμηθεί. Είναι το γεγονός (απόδειξη) επάνω στο οποίο θα βασιστεί μία απόφαση. Τα κριτήρια είναι δυο ειδών: παράγοντες (factors) και περιορισμοί (constraints). Παράγοντες (factors) Ένας παράγοντας είναι ένα κριτήριο το οποίο ενισχύει ή μειώνει την καταλληλότητα μιας ορισμένης εναλλακτικής λύσης, σε κάποια εξεταζόμενη δράση. Κατά συνέπεια ο παράγοντας μετριέται σε συνεχή κλίμακα. Π.χ. όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση ενός αγροτεμαχίου, τόσο αυξάνεται ο κίνδυνος διάβρωσης του εδάφους. Ο παράγοντας κλίση μετριέται σε μία συνεχή κλίμακα, όσο μικρότερη τόσο το καλύτερο. Οι παράγοντες βρίσκονται στην βιβλιογραφία και ως μεταβλητές απόφασης ή δομικές μεταβλητές. Περιορισμοί (Constraints) Ο περιορισμός χρησιμοποιείται για να περιορίσει τις εξεταζόμενες εναλλακτικές λύσεις. Π.χ. στο προηγούμενο παράδειγμα αποκλείονται περιοχές με κλίσεις>30% (BooleanDecision). 61

65 Κανόνες Απόφασης (DecisionRules) Ως κανόνας απόφασης ορίζεται η διαδικασία με την οποία γίνεται ο συνδυασμός των κριτηρίων για να φθάσουμε σε μια ορισμένη αξιολόγηση, καθώς και η διαδικασία με την οποία γίνεται η σύγκριση των αξιολογήσεων και η δράση τους. Ένας κανόνας απόφασης μπορεί να είναι τόσο απλός όσο ο ορισμός ενός ορίου (π.χ. περιοχές με κλίση <10% είναι κατάλληλες) ή μπορεί να είναι σύμπλοκος, δηλαδή να περιλαμβάνει τη σύγκριση αξιολογήσεων με πολυ-κριτήρια. Οι κανόνες απόφασης τυπικά περιέχουν διαδικασίες για τον συνδυασμό κριτηρίων σε ένα συνολικό δείκτη μέτρησης εναλλακτικών αποφάσεων και μια αναφορά για το πως οι εναλλακτικές λύσεις θα πρέπει να συγκριθούν, χρησιμοποιώντας τον δείκτη αυτό. Ο Sully (1993), αναφέρει ότι η μέθοδος των κανόνων απόφασης στηρίζεται στη δημιουργία σειράς κανόνων, κάθε ένας από τους οποίους εκφράζεται στη μορφή IF.THEN, με τη χρήση συνδέσμων AND..OR όταν απαιτείται. Εξομάλυνση Δεδομένων (Standardization) Σε κάποιες περιπτώσεις η αξιολόγηση των δεδομένων μπορεί να εκφραστεί σε διαφορετικές κλίμακες (ordinal, nominal, ratio). Ένας μεγάλος αριθμός μεθόδων απαιτεί την εξομάλυνση των δεδομένων ώστε όλοι οι παράγοντες να συσχετίζονται θετικά με την καταλληλότητα (Συλλαίος κ.α, 2007). Η εξομάλυνση των κριτηρίων έτσι ώστε να βρίσκονται όλα στην ίδια κλίμακα επιτρέπει τη σύγκριση μεταξύ, και εντός των κριτηρίων. Πολλές μέθοδοι για την εξομάλυνση των δεδομένων έχουν αναπτυχθεί. Ποιο κοινή ειδικότερα στο χώρο των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών είναι η μέθοδος της γραμμικής εξομάλυνσης όπως: R i Rmin (3.3) i R max R min Όπου R: τα αρχικά δεδομένα 62

66 Υπολογισμός βάρους Κριτηρίων Είναι σύνηθες σε πολυκριτήρια προβλήματα ο λήπτης απόφασης να εκλαμβάνει τη σημαντικότητα ενός κριτηρίου ως μεγαλύτερη από αυτή κάποιου άλλου. Η σχετική σημαντικότητα ενός κριτηρίου έναντι κάποιου άλλου εκφράζεται συνήθως με τη χρήση αριθμητικών τιμών οι οποίες και προσδιορίζουν το βάρος του κάθε κριτηρίου. Πολλές μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί προκειμένου να προσδιοριστούν τα βάρη των κριτηρίων. Κάποιες από αυτές είναι αρκετά απλές, όπως η μέθοδος της απλής διάταξης των κριτηρίων (simple arrangement technique), όπου ο λήπτης απόφασης καλείται απλά να παρατάξει τα κριτήρια με σειρά προτεραιότητας (Chakhar & Mousseau, 2007). Πιο πολύπλοκη, αλλά και πιο διαδεδομένη είναι η αναπτυχθείσα από τον Saaty (1980) μέθοδος της Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας (AHP) η οποία χρησιμοποιεί τη ζευγαρωτή σύγκριση (pairwise comparison) των κριτηρίων Σχεδιασμός Χωρικών Πολυκριτηρίων Συστημάτων Στήριξης Αποφάσεων Ένας από τους βασικότερους στόχους των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) είναι η παροχή υποστήριξης για τη λήψη χωρικών αποφάσεων. Υπάρχουν πολλά πλαίσια που αφορούν στο σχεδιασμό της Διαδικασίας Λήψης Απόφασης. Ίσως η πιο διαδεδομένη και κοινώς αποδεκτή προσέγγιση είναι αυτή που έχει προταθεί από τον Simon (1960). Η προσέγγιση του βασίζεται στη δόμηση της Διαδικασίας Λήψης Απόφασης σε τρία κυρίως στάδια: Νοητικό (Intelligence), Σχεδιασμός (Design) και Επιλογή (Choice) (Σχήμα 3.1). Η διαδικασία αυτή δεν προϋποθέτει τη γραμμική εκτέλεση αυτών των σταδίων. Σε οποιοδήποτε στάδιο της διαδικασίας μπορεί να χρειαστεί η υπαναχώρηση σε κάποιο από τα προηγούμενα στάδια (Malczewski, 1999) Νοητικό Στάδιο Κάθε διαδικασία λήψης απόφασης ξεκινά από την αναγνώριση του προβλήματος. Στο στάδιο αυτό γίνεται η αναζήτηση των περιπτώσεων στις οποίες απαιτείται η λήψη μίας απόφασης (π.χ. ποιες περιοχές είναι επιρρεπείς στην υποβάθμιση του εδάφους). Σχεδιασμός Το στάδιο του σχεδιασμού αφορά στην εύρεση, ανάλυση και δημιουργία πιθανών λύσεων (εναλλακτικών τρόπων δράσης) του προβλήματος. Τυπικά σε αυτό το στάδιο επιλέγεται κάποιο μοντέλο το οποίο καλείται να υποστήριξη την απόφαση μέσο της πρότασης εναλλακτικών προτάσεων. 63

67 Επιλογή Το στάδιο της επιλογής αφορά κυρίως στην αξιολόγηση των εναλλακτικών προτάσεων και τελικά στην επιλογή του καταλληλότερου τρόπου δράσης για την τελική λήψη της απόφασης (Σχήμα 3.1). Πληροφορία Σχεδιασμός Επιλογή Σχήμα 3.1 Σταδια Διαδικασίας Λήψης Απόφασης Εκτίμηση Κινδύνου Ερημοποίησης Προκειμένου να υπολογιστεί ο κίνδυνος ερημοποίησης έγινε χρήση της μεθοδολογίας που ακολουθήθηκε από το πρόγραμμα Medalus (Medalus, 2008), σε συνδυασμό με την πολυκριτήρια μέθοδο της Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας (AHP) (Saaty, 1980). Ακολουθώντας την παραπάνω διαδικασία υπολογίστηκε ο δείκτης περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών (ESAI). Στις παρακάτω ενότητες περιγράφεται ο δείκτης ESAI και η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για τον υπολογισμό του Περιγραφή του δείκτη του Medalus για τον εντοπισμό Περιβαλλοντικά Ευαίσθητων Περιοχών. Κάποιες συγκεκριμένες συνθήκες οι οποίες προκαλούν ερημοποίηση στις βόρειες Μεσογειακές περιοχές αναφέρθηκαν στη Σύμβαση των Ηνωμένων Εθνών για την Αντιμετώπιση της Ερημοποίησης (UNCCD, παράρτημα IV): I. Ημίξηρες κλιματικές συνθήκες οι οποίες επηρεάζουν μεγάλες περιοχές, εποχιακές ξηρασίες, πολύ υψηλή διακύμανση βροχόπτωσης και ξαφνικές μεγάλης εντάσεως βροχοπτώσεις. II. Φτωχά και υψηλής διαβρωσιμότητας εδάφη, ευαίσθητα στη δημιουργία επιφανειακής κρούστας. III. Ανόμοιο ανάγλυφο με απότομες κλίσεις και μεγάλη ποικιλότητα ανάγλυφου. 64

68 Δείκτες IV. Εκτεταμένη απώλεια δασικών εκτάσεων λόγω συχνών πυρκαγιών V. Συνθήκες κρίσεως στην παραδοσιακή γεωργία με συνέπεια την εγκατάλειψη γης και φθορά των δομών διατήρησης νερού και εδαφών. VI. Αλόγιστη εκμετάλλευση των υδάτινων πόρων η οποία οδηγεί σε σοβαρές περιβαλλοντικές καταστροφές, συμπεριλαμβανομένου της χημικής ρύπανσης, της αλάτωσης και της εξάντλησης των υπόγειων υδάτων. VII. Συγκέντρωση της οικονομικής δραστηριότητας στις παραθαλάσσιες περιοχές ως αποτέλεσμα της αστικής ανάπτυξης, βιομηχανικών δραστηριοτήτων, τουρισμού και αρδευόμενων καλλιεργειών. Προκειμένου να εντοπιστούν οι Περιβαλλοντικά Ευαίσθητες Περιοχές (Environmentally Sensitive Areas - ESAs) για ερημοποίηση, και λαμβάνοντας υπόψη τις ποικίλες πιθανές αιτίες ερημοποίησης στις Ευρωπαϊκές Μεσογειακές περιοχές το Medalus (Μεσογειακή Ερημοποίηση και Χρήση Γης) εισήγαγε το δείκτη ESAI (Environmentally Sensitive Areas Index ο οποίος βασίζεται σε μία πολυπαραγοντική προσέγγιση. Η δημιουργία του δείκτη ESAI σχετίζεται ουσιαστικά με μία ομάδα δεικτών οι οποίοι είναι ομαδοποιημένοι σε τέσσερις κατηγορίες: ποιότητα κλίματος, ποιότητα εδαφών, ποιότητα βλάστησης και ποιότητα διαχείρισης (Πίνακας 3.16). Η ανάλυση με Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών και η κατηγοριοποίηση αυτών των ποιοτικών δεδομένων εξασφαλίζουν τέσσερις ποιοτικούς δείκτες: Δείκτης Ποιότητας Κλίματος (Climate Quality Index - CQI), Δείκτης Ποιότητας Εδαφών (Soil Quality Index - SQI), Δείκτης Ποιότητας Βλάστησης (Vegetation Quality Index - VQI) και Δείκτης Ποιότητας Διαχείρισης (Management Quality Index - MQI). Η συγχώνευση αυτών των ποιοτικών δεικτών οδηγεί στη δημιουργία του τελικού δείκτη ESAI (Environmentally Sensitive Areas Index). Πίνακας 3.16 Δομή του δείκτη ESAI Ποιότητα κλίματος Ποιότητα εδαφών Ποιότητα βλάστησης Ποιότητα διαχείρισης Βροχόπτωση Μηχανική σύσταση Κίνδυνος Πυρκαγιάς Εντατικοποίηση Ξηρασία Μητρικό υλικό Προστασία από τη χρήσεων γης Προσανατολισμός Αδιαπέρατος διάβρωση Επιβολή του ορίζοντας Αντοχή στη ξηρασία νόμου Βάθος Φυτοκάλυψη Κλίση Διηθητικότητα 65

69 Περιγραφή ενός εύχρηστου μοντέλου για την εκτίμηση του κινδύνου ερημοποίησης. Στην παρούσα ενότητα περιγράφεται λεπτομερώς όλη η μεθοδολογία για τη μετατροπή των δεδομένων που έχουν συλλεχθεί σε ενδιάμεσα θεματικά στρώματα καθώς και η τελική εκτίμηση κινδύνου ερημοποίησης. Επίπεδο κλίματος Οι περιοχές της Μεσογείου χαρακτηρίζονται από μεγάλη κλιματική μεταβλητότητα. Για τη βροχόπτωση, οι ετήσιες και εποχιακές διακυμάνσεις είναι σημαντικές, ενώ για τη θερμοκρασία αυτό το φαινόμενο είναι πιο περιορισμένο. Επιπλέον, είναι γενικώς αποδεκτό ότι οι κλιματικές διαφοροποιήσεις σχετίζονται με τοπογραφικούς παράγοντες. Για το λόγο αυτό o δείκτης ποιότητας κλίματος θα προκύψει από το συνδυασμό τριών άλλων επιμέρους δεικτών, της βροχόπτωσης, της ξηρασίας και της έκθεσης (Second national report on the implementation of the United Nations Convention to Combat Desertification, 2002). α) Το επίπεδο (layer) της βροχόπτωσης Τα δεδομένα για τη βροχόπτωση προέρχονται από ένα δίκτυο εθνικών μετεωρολογικών σταθμών. Δυστυχώς το δίκτυο αυτό δεν είναι ιδιαίτερα διαδεδομένο στην Ελλάδα, κάτι που το καθιστά ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που συναντήθηκαν κατά τη διάρκεια της συλλογής των δεδομένων. Μόλις συλλεχθούν τα διακριτά δεδομένα βροχόπτωσης από κάποιους σταθμούς, είναι απαραίτητο ένα στάδιο πρόβλεψης για να καλυφθεί το σύνολο του νομού. Σε προηγούμενες έρευνες χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μεταβλητές για να εκτιμηθεί η κατανομή της βροχόπτωσης κα της θερμοκρασίας (Agnew & Palutikof, 2000). Δεδομένων των χαρακτηριστικών των περιοχών μελέτης (έκταση, τοποθεσία, τοπογραφία), εφαρμόστηκε η μέθοδος της γραμμικής παρεμβολής, βασισμένη στο συντελεστή του υψομέτρου, ως ο καλύτερος τρόπος για να παραχθεί ένα ψηφιδωτό επίπεδο (raster layer) που θα περιλαμβάνει όλες τις τιμές της βροχόπτωσης στην περιοχή μελέτης. Στη συνέχεια σχηματίστηκαν τρεις κατηγορίες σύμφωνα με το ύψος της βροχόπτωσης (Πίνακας 3.17). Σε κάθε κατηγορία αντιστοιχεί ένας δείκτης και σχηματίζεται ένα νέο επίπεδο ψηφιδωτού τύπου με τρεις μοναδικές τιμές οι οποίες αντιστοιχούν στην ετήσια βροχόπτωση. 66

70 Πίνακας 3.17 Κλάσεις βροχόπτωσης και ο αντίστοιχος δείκτης ευαισθησίας στην ερημοποίηση Βροχόπτωση (mm) >650 mm mm <280 mm Δείκτης 1 1,5 2 β) Το επίπεδο της ξηρασίας Η μεταβλητή της ξηρασίας εκτιμά το βαθμό ξηρότητας στην περιοχή. Αρκετοί δείκτες όπως η ταξινόμηση του Thornwaite (1931), ο δείκτης του de Martonne (1923), ο δείκτης Bagnouls-Gaussen (BGI) (Bagnouls & Gaussen 1953) ή ο δείκτης Emberger (Emberger, L., 1955), επιτρέπουν την εκτίμηση της ξηρότητας με την αποκλειστική χρήση βασικών μετεωρολογικών δεδομένων. Αργότερα το 1997, το Περιβαλλοντικό Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών (UNEP, 1997) πρότεινε ένα δείκτη βασισμένο στην εξατμισοδιαπνοή που είναι ένας άλλος βασικός παράγοντας του υδρολογικού ισοζυγίου. Ο δείκτης αυτός ορίζεται ως η αναλογία μεταξύ του ετήσιου ύψους κατακρημνισμάτων και της ετήσιας εξατμισοδιαπνοής (ET 0 ). Ενώ στο Medalus ο βιοκλιματικός δείκτης BGI χρησιμοποιήθηκε για τη χαρτογράφηση της ξηρότητας, στην παρούσα μελέτη τα δεδομένα που ήταν απαραίτητα για την εφαρμογή ενός τύπου ήταν ελλιπή. Ο δείκτης UNEP αποδείχθηκε καλός εκτιμητής της ξηρότητας αλλά η εκτίμηση της ET 0 είναι μάλλον περίπλοκη. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε η εξίσωση του de Martone, η οποία βασίζεται σε δεδομένα τα οποία ανακτώνται πιο εύκολα και υπολογίζεται σύμφωνα με τον πιο κάτω τύπο: P I M (3.4) T 10 Όπου P: η μέση ετήσια βροχόπτωση σε mm και T: η μέση ετήσια θερμοκρασία σε o C. Βασιζόμενοι στο εύρος του δείκτη ξηρασίας σχηματίστηκαν επτά κλιματικές κλάσεις και σε κάθε μια αποδόθηκε ένας δείκτης που κυμαίνεται από το 1 μέχρι το 2 (βλέπε Πίνακα 3.18). 67

71 Πίνακας 3.18 Κλάσεις ξηρασίας και ο αντίστοιχος δείκτης ευαισθησίας στην ερημοποίηση Δείκτης ξηρασίας >55 Κλιματικός τύπος Ξηρός Ημίξηρος Μεσογειακός Ήφυγρος Υγρός Πολύ Υγρός Εξαιρετικά Υγρός Δείκτης ,6 1,4 1,2 1,1 1 Επεξήγηση του επιπέδου της θερμοκρασιακής κατανομής Με σκοπό τη δημιουργία ενός ψηφιδωτού αρχείου (raster) με τις τιμές της θερμοκρασίας ακολουθήθηκε η ίδια προσέγγιση με αυτή που ακολουθήθηκε για τη δημιουργία του αρχείου ψηφιδωτού τύπου με τις τιμές της βροχόπτωσης (γραμμική παρεμβολή ως συνάρτηση του υψομέτρου). Στη συνέχεια οι τιμές της θερμοκρασίας (Τ) προσαρμόζονται με βάση την κλίση και την έκθεση ακολουθώντας τη διαδικασία που περιγράφεται από τους Mac Arthur και Wilson (1967). Οι προτεινόμενες διορθώσεις παρουσιάζουν τη διακύμανση της «μόνωσης» (insulation) η οποία εξαρτάται από τον προσανατολισμό και την κλίση του εδάφους. Τα επίπεδα της κλίσης και της έκθεσης προκύπτουν από το ψηφιακό μοντέλο εδάφους και κατηγοριοποιούνται σε οκτώ και πέντε κλάσεις αντίστοιχα. Στη συνέχεια ορίζεται ένας διορθωτικός παράγοντας k για κάθε έναν από τους συνδυασμούς κλάσεων κλίσης και έκτασης (βλ. Πίνακα 3.19). Πίνακας 3.19 Διορθωτικός παράγοντας k σύμφωνα με τις κλάσεις της έκθεσης και της κλίσης Κλάσεις έκθεσης της Κλάσεις της κλίσης > 40 Ν 1,05 1,11 1,17 1,22 1,26 1,31 1,34 1,37 ΝΑ, ΝΔ 1,04 1,10 1,16 1,20 1,24 1,26 1,28 1,30 Α, Δ 1,02 1,06 1,09 1,11 1,12 1,12 1,10 1,07 ΒΑ, ΒΔ 1,00 1,02 1,01 1,00 0,99 0,97 0,92 0,84 Β 0,99 1,00 0,98 0,96 0,93 0,87 0,81 0,75 68

72 Οι διορθωμένες τιμές της θερμοκρασίας (Tc) μπορούν να προκύψουν από τις τιμές Τ με την εφαρμογή του παρακάτω τύπου. T c T (4.4 T 0.133) (k -1) (3.5) όπου k: ο διορθωτικός παράγοντας όπως ορίστηκε στον Πίνακα γ) Το επίπεδο της έκθεσης Ο παράγοντας της έκθεσης είναι επίσης πολύ σημαντικός για τη δημιουργία του δείκτη κλιματικής ποιότητας. Στην πραγματικότητα, η κατανομή της ηλιακής θερμότητας ποικίλει ανάλογα με την έκθεση με αποτέλεσμα να επηρεάζεται και η διαθεσιμότητα του νερού στην περιοχή. Δημιουργήθηκαν δυο μεγάλες κλάσεις: η πρώτη αντιστοιχεί σε Νότιες, Νοτιοδυτικές και Νοτιοανατολικές εκθέσεις και η δεύτερη κλάση σε όλες τις υπόλοιπες, ενώ δόθηκε σε κάθε μια από αυτές ένας δείκτης ευαισθησίας στην ερημοποίηση όπως φαίνεται στον Πίνακα Πίνακας 3.20 Κλάσεις της έκθεσης Κλάσεις Κλίσης Έκθεσης Επίπεδες, Α, ΒΑ,Β,ΒΔ,Δ ΝΑ, Ν, ΝΔ Δείκτης 1 2 Επίπεδα εδάφους Ο δείκτης ποιότητας εδάφους αποτελεί συνδυασμό τριών παραγόντων: βάθος εδάφους, σύστασης του εδάφους, μητρικό υλικό, χαλίκια-λίθοι εδάφους και απορροή. Τα δεδομένα για το ποσοστό κάλυψης από χαλίκια-λίθους εδάφους στις 4 περιοχές μελέτης στην Ελλάδα είναι ελλιπή και για το λόγο αυτό δημιουργήθηκαν μόνο τέσσερα επίπεδα. α) Το επίπεδο του βάθους εδάφους Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν και αφορούσαν στην παράμετρο του βάθους εδάφους ήταν σε διανυσματική μορφή. Το επίπεδο αυτό παρουσίαζε εννέα κλάσεις βάθους εδάφους, κρίθηκε όμως απαραίτητο να περιοριστεί ο αριθμός αυτός. Έτσι δημιουργήθηκαν τέσσερις 69

73 κλάσεις: βαθύ, μεσαίο, ρηχό και πολύ ρηχό έδαφος (Πίνακας 3.21). Το επίπεδο με τις νέες κλάσεις στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του επιπέδου βάθους εδάφους όπου σε κάθε pixel αποδόθηκε ένας δείκτης ανάλογα με το βάθος εδάφους στο οποίο ανήκει. Πίνακας 3.21 Κλάσεις του βάθους εδάφους με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στη διάβρωση Κλάσεις του βάθους εδάφους Βαθύ Μεσαίο Ρηχό Πολύ ρηχό Δείκτης 1 1,3 1,6 2 β) Το επίπεδο της κλίσης Η κλίση είναι ένας σχετικός με την ερημοποίηση παράγοντας αφού εδάφη με απότομη κλίση χαρακτηρίζονται συνήθως από μεγάλη απορροή και διάβρωση. Το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (DEM) χρησιμοποιήθηκε για να κατασκευαστούν χάρτες σε μορφή ψηφιδωτού τύπου με ποσοστά κλίσης. Στη συνέχεια το επίπεδο κατηγοριοποιήθηκε σε τέσσερεις κλάσεις και σε κάθε μια από αυτές αποδόθηκε ένας δείκτης ευαισθησίας στην ερημοποίηση. (Πίνακας 3.22). Πίνακας 3.22 Κλάσεις της κλίσης με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλίση (%) Κλάση της κλίσης Δείκτης < >35 Ήπιες έως επίπεδες Ήπιες Απότομες Πολύ απότομες 1 1,3 1,6 2 γ) Το επίπεδο σύστασης του εδάφους Η σύσταση του εδάφους χρησιμοποιείται ως δείκτης ικανότητας κατακράτησης ύδατος του εδάφους. Τα αμμώδη εδάφη για παράδειγμα είναι λιγότερο ικανά να κατακρατούν νερό από τα αργιλώδη εδάφη και για τον λόγο αυτό είναι πιο επιρρεπή στην ξηρασία. Καθώς τα δεδομένα που αφορούσαν στη σύσταση του εδάφους δεν ήταν διαθέσιμα, εξήχθησαν από τους θεματικούς χάρτες εδαφών. Για τον σκοπό αυτό, κάθε κλάση της σύστασης εδάφους αντιστοιχεί σε μία κατηγορία του αρχικού χάρτη (βλέπε Πίνακα 3.23). Μετά την 70

74 ολοκλήρωση του βήματος αυτού δημιουργήθηκε το επίπεδο της σύστασης του εδάφους με την απόδοση ενός δείκτη ευαισθησίας σε κάθε κλάση. Πίνακας 3.23 Κλάσεις της σύστασης και συσχέτιση με τον δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάση της σύστασης Δείκτης Καλή 1 Μέση 1,2 Φτωχή 1,6 Πολύ φτωχή 2 δ) Το επίπεδο του μητρικού υλικού Για τις διάφορές περιοχές μελέτης ήταν διαθέσιμο ένα διανυσματικό επίπεδο με τα κύρια μητρικά υλικά. Μια διαδικασία παρόμοια με αυτή που περιγράφηκε πιο πάνω βοήθησε στο να αποδοθεί η κατάλληλη κλάση του μητρικού υλικού του εδάφους σε κάθε κατηγορία μητρικού υλικού (βλέπε Πίνακα 3.24) για τη δημιουργία του επιπέδου του μητρικού υλικού όπως αυτό ζητείται στο Second national report on the implementation of the United Nations Convention to Combat Desertification, (2002). Πίνακας 3.24 Αναθεωρημένος πίνακας του χάρτη εδαφών, μητρικού υλικού και απορροής Περιγραφή κύριου μητρικού υλικού Κλάση Μητρικού υλικού Ποιότητα εδάφους Κλάση Κλάση εδαφική απορροής σύστασης Αλλούβια Καλή Καλή Καλή απορροή Ποταμοχειμάριες αποθέσεις Καλή Καλή Ατελής απορροή Ασβεστόλιθοι Μέτρια Φτωχή Μικρή απορροή Φλύσχης Μέτρια Μέτρια Ατελής απορροή Γρανίτης Μέτρια Καλή Καλή απορροή Περιοδοτίτης Μέτρια Καλή Μικρή απορροή Κόνοι κορημάτων Φτωχή Καλή Ατελής απορροή Τριτογενείς αποθέσεις Φτωχή Καλή Καλή απορροή Γνευσιακά κορήματα Μέτρια Καλή Ατελής απορροή Σχιστόλιθοι Καλή Καλή Ατελής απορροή Γνεύσιοι Μέτρια Καλή Καλή απορροή 71

75 Πίνακας 3.25 Κλάσεις μητρικού υλικού με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάση μητρικού υλικού Δείκτης Καλή 1 Μέτρια 1,7 Φτωχή 2 ε) Το επίπεδο της απορροής Ο όρος απορροή αναφέρεται στο χρονικό διάστημα κατά το οποίο το νερό παραμένει στο έδαφος. Στα εδάφη με μεγάλη απορροή, το νερό απομακρύνεται από το έδαφος πολύ γρήγορα. Για το λόγο αυτό το έδαφος δεν είναι αρκετά υγρό κοντά στην επιφάνεια. Στα εδάφη με ατελή απορροή το νερό απομακρύνεται από το έδαφος αργά και το έδαφος παραμένει υγρό κατά την πρώιμη αυξητική περίοδο των φυτών. Στην περίπτωση εδαφών με μικρή απορροή το νερό απομακρύνεται τόσο αργά που για μεγάλα χρονικά διαστήματα στα εδάφη υπάρχει ποσότητα νερού. Το επίπεδο δημιουργείται με τη χρήση του πίνακα Στη συνέχεια σε κάθε κλάση απορροής προσδίδεται ο κατάλληλος δείκτης σύμφωνα με τον Πίνακα Πίνακας 3.26 Κλάσεις απορροής Κλάση απορροής Δείκτης Μεγάλη απορροή 1 Ατελής απορροή 1,2 Μικρή απορροή 2 Επίπεδα βλάστησης Η βλάστηση παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της ερημοποίησης καθώς επηρεάζει την απορροή, την εξατμισοδιαπνοή, τη σύσταση του εδάφους κλπ. Ο δείκτης ποιότητας βλάστησης βασίζεται σε τέσσερα επίπεδα, το επίπεδο κινδύνου πυρκαγιάς, το επίπεδο φυτοκάλυψης, το επίπεδο προστασίας από τη διάβρωση και το επίπεδο αντοχής στην ξηρασία. Τα απαραίτητα δεδομένα δεν είναι άμεσα διαθέσιμα και για το λόγο αυτό ήταν απαραίτητη η έρευνα πεδίου για την ερμηνεία του χάρτη CORINE και της εξαγωγής των απαραίτητων δεδομένων. 72

76 α) Επίπεδο προστασίας από τη διάβρωση Με τη χρήση του χάρτη κινδύνου διάβρωσης, ο οποίος ήταν διαθέσιμος σε όλες τις περιοχές μελέτης, οι εννέα υπάρχουσες κλάσεις περιορίστηκαν σε τέσσερις λαμβάνοντας υπόψη την κύρια κατηγορία κινδύνου ερημοποίησης και στη συνέχεια έγινε η απόδοση των δεικτών σε κάθε μια από τις κατηγορίες (Πίνακας 3.27). Πίνακας 3.27 Δείκτες που αποδόθηκαν στις κλάσεις της προστασίας από τη διάβρωση Κλάσεις προστασίας από τη διάβρωση Πολύ υψηλή Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Πολύ χαμηλή Δείκτης 1 1,3 1,6 1,8 2 β) Το επίπεδό της λοιπής βλάστησης Τα τρία επίπεδα βλάστησης (φυτοκάλυψης, αντίστασης στη ξηρασία, και κίνδυνου πυρκαγιάς), όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, εξήχθησαν από τον χάρτη CORINΕ σύμφωνα με τον αναθεωρημένο πίνακα που βασίστηκε στην ονοματολογία του CORINE και σε τρεις περιγραφές της βλάστησης (βλέπε Πίνακα 3.28). Στη συνέχεια αποδίδεται ο απαραίτητος δείκτης σε κάθε κλάση της φυτοκάλυψης, της αντοχής στη ξηρασία και του κινδύνου πυρκαγιάς με τη χρήση του Πίνακα 3.29, του Πίνακα 3.30 και του Πίνακα Πίνακας 3.28 Ερμηνεία της ονοματολογίας του CORINE και συσχέτιση της με την αντοχή στην ξηρασία και τον κίνδυνο πυρκαγιάς Κωδικός Περιγραφή κατηγορίας Ποιότητα βλάστησης CORINE Φυτοκάλυψη Αντοχή στην ξηρασία Κίνδυνος πυρκαγιάς 112 Διακεκομμένη αστική οικοδόμηση 121 Βιομηχανικές ή εμπορικές ζώνες Πολύ χαμηλή Πολύ χαμηλή Μικρός Πολύ χαμηλή Πολύ χαμηλή Μικρός 131 Χώροι εξόρυξης ορυκτών Πολύ χαμηλή Πολύ χαμηλή Μικρός 211 Μη αρδεύσιμη-αρόσιμη γη Χαμηλή Μέτρια Μικρός 212 Μόνιμα αρδευόμενη γη Χαμηλή Μέτρια Μικρός 73

77 Κωδικός Περιγραφή κατηγορίας Ποιότητα βλάστησης CORINE Φυτοκάλυψη Αντοχή στην Κίνδυνος ξηρασία πυρκαγιάς 221 Αμπελώνες Χαμηλή Μέτρια Μικρός 222 Οπωροφόρα δέντρα και φυτείες με σαρκώδεις καρπούς 242 Σύνθετα συστήματα καλλιέργειας 243 Γη που καλύπτεται κυρίως από γεωργία με σημαντικές εκτάσεις φυσικής βλάστησης Μέτρια Μέτρια Μικρός Χαμηλή Μέτρια Μικρός Μέτρια Μέτρια Μικρός 311 Δάσος πλατύφυλλων Υψηλή Πολύ υψηλή Μέτριος 312 Δάσος κωνοφόρων Υψηλή Υψηλή Πολύ υψηλός 313 Μικτό δάσος Υψηλή Πολύ υψηλή Μέτριος 321 Φυσικοί βοσκότοποι Μέτρια Χαμηλή Μέτριος 322 Θάμνοι και χερσότοποι Χαμηλή Μέτρια Μέτριος 323 Σκληρόφυλλη βλάστηση Μέτρια Υψηλή Υψηλός 324 Μεταβατικές δασώδειςθαμνώδεις εκτάσεις 331 Παραλίες, αμμόλοφοι, αμμουδιές Υψηλή Μέτρια Μέτριος Πολύ χαμηλή Πολύ χαμηλή Μικρός 332 Απογυμνωμένοι βράχοι Πολύ χαμηλή Πολύ χαμηλή Μικρός 333 Εκτάσεις με αραιή βλάστηση Χαμηλή Μέτρια Μικρός 411 Βάλτοι στην ενδοχώρα Υψηλή Υψηλή Μικρός 421 Παραθαλάσσιοι βάλτοι Υψηλή Υψηλή Μικρός 511 Ροές υδάτων Μέτρια Υψηλή Μικρός 512 Συλλογές υδάτων Μέτρια Υψηλή Μικρός Πίνακας 3.29 Κλάσεις της φυτοκάλυψης με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάσεις της φυτοκάλυψης Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Δείκτης 1 1,6 1,8 74

78 Πολύ χαμηλή 2 Πίνακας 3.30 Κλάσεις της αντοχής στη ξηρασία με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάσεις της αντοχής στην ξηρασία Δείκτης Πολύ υψηλή Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Πολύ χαμηλή 1 1,2 1,4 1,7 2 Πίνακας 3.31 Κλάσεις του κινδύνου πυρκαγιάς με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάσεις του κινδύνου Δείκτης πυρκαγιάς Χαμηλή Μέτρια Υψηλή Πολύ υψηλή 1 1,3 1,6 2 Επίπεδα διαχείρισης Κοινωνικοί, οικονομικοί και πολιτικοί παράγοντες διαδραματίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην επιτάχυνση ή την επιβράδυνση του φαινομένου της ερημοποίησης σε ορισμένες περιοχές. Η Μεσογειακή λεκάνη, για παράδειγμα, έχει επηρεαστεί σοβαρά από υποβαθμίσεις του περιβάλλοντος οι οποίες οφείλονται σε ανθρώπινες παρεμβάσεις. Προσπαθώντας να ληφθούν υπόψη αυτές οι παράμετροι, το επίπεδο ποιότητας της διαχείρισης παράγεται από την απόδοση ενός δείκτη σύμφωνα με τη χρήση γης: καλλιέργειες, βοσκότοποι, φυσικές περιοχές, περιοχές εξόρυξης ή χώροι αναψυχής. Για το λόγο αυτό αποδίδεται σε κάθε κατηγορία της ονοματολογίας του CORINE ένας δείκτης της 75

79 ποιότητας διαχείρισης (υψηλή, μέτρια και χαμηλή), θεωρώντας ότι οι συνθήκες διαχείρισης στα όρια του νομού είναι παρόμοιες για κάθε αγροτεμάχιο με ίδια χρήση γης. Ανάλογα με τη χρήση γης, χρησιμοποιήθηκε ένα συγκεκριμένο κριτήριο αξιολόγησης. Η λίστα με τα κριτήρια παρουσιάζεται στον Πίνακα Πίνακας 3.32 Κριτήρια αξιολόγησης της διαχείρισης Χρήση γης Καλλιέργειες Βοσκότοποι Φυσικές περιοχές Περιοχές εξόρυξης Χώροι αναψυχής Κριτήριο αξιολόγησης Ένταση των χρήσεων γης (LUI) Ποσοστό αποθεμάτων Χαρακτηριστικά γενικής διαχείρισης Μέτρα για τον έλεγχο της διάβρωσης Ποσοστό επισκεπτών Πίνακας 3.33 Δείκτες ευαισθησίας στην ερημοποίηση που αποδόθηκαν στις κλάσεις του Δείκτη Διαχειριστικής Ποιότητας Κλάση ΔΔΠ Δείκτης Υψηλή ποιότητα Μέτρια Ποιότητα Χαμηλή ποιότητα 1 1, Πολυκριτηριακή Ανάλυση Για να υπολογιστούν οι δείκτες ποιότητας και ο τελικός Δείκτης ESA (Environmental Sensitive Areas Index), η προσέγγιση που χρησιμοποιήθηκε από το πρόγραμμα MEDALLUS είναι η απόδοση ίσων βαρών στα επίπεδα/δείκτες, διασφαλίζοντας με τον τρόπο αυτό την εύκολη και σαφή εφαρμογή της μεθοδολογίας σε οποιαδήποτε περιοχή, με την προϋπόθεση πως όλα τα απαραίτητα επίπεδα είναι διαθέσιμα. Στη μεθοδολογία που προτείνεται από την παρούσα διατριβή, γίνεται αποδεκτό ότι το κλίμα, η βλάστηση και η διαχείριση δεν έχουν τις ίδιες επιπτώσεις στη διαδικασία της ερημοποίησης και η συνεισφορά του κάθε επιπέδου υπερτονίζεται ή υποβαθμίζεται από την επιλογή του ικανού βάρους. Το πλεονέκτημα της προσέγγισης αυτής είναι ότι τα βάρη μπορούν να συντονιστούν ανάλογα με την περιοχή μελέτης και σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της να ευνοηθεί ένας δείκτης σε σχέση με κάποιον άλλο. Το μειονέκτημα της προσέγγισης είναι πως η αξιολόγηση αυτή απαιτεί γνώση από πριν των φυσιολογικών, μετεωρολογικών και διαχειριστικών χαρακτηριστικών της περιοχής. Για 76

80 το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η βοήθεια ενός ειδικού έτσι ώστε να προσδιοριστούν τα κατάλληλα βάρη για το κάθε επίπεδο. Το πρόβλημα το οποίο χρειάζεται επίλυση είναι το πώς θα αποφασιστεί αν είναι υπαρκτός ο κίνδυνος ερημοποίησης σε συγκεκριμένες περιοχές λαμβάνοντας υπόψη διάφορες παραμέτρους (φυσικές και κοινωνικό-οικονομικές) οι οποίες δε έχουν την ίδια προτεραιότητα. Η διαδικασία αναλυτικής ιεραρχίας που προτάθηκε από τον Saaty (1980) χρησιμοποιείται ευρέως για την εκτέλεση μιας τέτοιας πολύ-κριτηριακής ανάλυσης. Η προσέγγιση αυτή έγκειται στην απόδοση προτεραιοτήτων σε συγκρουόμενα κριτήρια με τη μέθοδο της σύγκρισης ανά δύο η οποία βασίζεται στη λήψη αποφάσεων μεταξύ δυο συγκεκριμένων μεταβλητών και όχι στην απόπειρα να δοθεί προτεραιότητα σε μια ολόκληρη λίστα στοιχείων. Προκειμένου να εκτελεστεί η πολύ-κριτηριακή ανάλυση, δημιουργήθηκε ένα Σύστημα Στήριξης Πολύ-κριτηριακών Αποφάσεων. Η εφαρμογή παίρνει ως δεδομένα εισόδου (input) ένα σύνολο ψηφιδωτών αρχείων (raster). Ένα Γραφικό Περιβάλλον Εργασίας Χρήστη (Graphical User Interface, GUI) προτρέπει τον χρήστη να συμπληρώσει τις μήτρες σύγκρισης ζευγών με τις προτιμώμενες τιμές μεταξύ των αρχείων ψηφιδωτού τύπου. Στη συνέχεια εκτελείται η Διαδικασία Αναλυτικής Ιεραρχίας και δημιουργείται ένα νέο αρχείο ψηφιδωτού τύπου σύμφωνα με τις μήτρες σύγκρισης προτιμήσεων/ζευγών. Οι μήτρες σύγκρισης ζευγών που χρησιμοποιήθηκαν για το συνδυασμό των επιπέδων που ανταποκρίνονται στις περιοχές μελέτης στην Ελλάδα παρουσιάζονται στους Πίνακες 3.34, 3.35 και Πίνακας 3.34 Μήτρα σύγκρισης ζευγών για το επίπεδο του κλίματος Κλιματική ιδιότητα Βροχόπτωση Ξηρασία Έκθεση Βροχόπτωση 1 1/3 3 Ξηρασία Έκθεση 1/3 1/5 1 77

81 Πίνακας 3.35 Μήτρες σύγκριση ζευγών για το επίπεδο του εδάφους Ιδιότητες του εδάφους Σύσταση εδάφους Μητρικό πέτρωμα Απορροή Βάθος Κλίση Σύσταση εδάφους /3 1/3 Μητρικό πέτρωμα 1/3 1 1/5 1/5 1/3 Απορροή /3 1/3 Βάθος Κλίση Πίνακας 3.36 Μήτρα σύγκρισης ζευγών για το επίπεδο της βλάστησης Ιδιότητες της βλάστησης Κίνδυνος Αντοχή στην Φυτοκάλυψη Προστασία από τη πυρκαγιάς ξηρασία διάβρωση Κίνδυνος πυρκαγιάς 1 1/5 1/3 1 Αντοχή στην ξηρασία Φυτοκάλυψη 3 1/3 1 3 Προστασία από τη διάβρωση 1 1/3 1/3 1 Μόλις ληφθούν τα επίπεδα ποιότητας αναταξινομούνται σε τρεις κλάσεις ποιότητας με τη χρήση των Πινάκων 3.37, 3.38 και 3.39 και στη συνέχεια συνδυάζονται με τη χρήση της μήτρας σύγκρισης ζευγών που φαίνεται στον Πίνακα 3.40 Πίνακας 3.37 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου κλιματικής ποιότητας με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάση Δείκτης Υψηλή ποιότητα Μέτρια ποιότητα Χαμηλή ποιότητα 1 1,3 1,6 Πίνακας 3.38 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου Ποιότητας εδάφους με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάση Δείκτης Υψηλή ποιότητα Μέτρια ποιότητα Χαμηλή ποιότητα <1,13 1,13 1,46 >1,46 78

82 Πίνακας 3.39 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου Ποιότητας βλάστησης με τον αντίστοιχο δείκτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση Κλάση Δείκτης Υψηλή ποιότητα Μέτρια ποιότητα Χαμηλή ποιότητα 1 1,14 1,14 1,4 1,4-2 Πίνακας 3.40 Μήτρα σύγκρισης ζευγών για τα διασκευασμένα επίπεδα ποιότητας των τεσσάρων παραμέτρων που εισάγονται στο τελικό μοντέλο Δείκτης κινδύνου ερημοποίησης Ποιότητα κλίματος Ποιότητα βλάστησης Ποιότητα εδάφους Ποιότητα διαχείρισης Ποιότητα κλίματος Ποιότητα βλάστησης 1/5 1 1/3 3 Ποιότητα εδάφους 1/ Ποιότητα διαχείρισης 1/5 1/3 1/3 1 Μόλις ο χάρτης κινδύνου δημιουργηθεί, αναταξινομείται σε οχτώ κλάσεις κινδύνου όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.41 Πίνακας 3.41 Κατηγοριοποίηση του επιπέδου κινδύνου ερημοποίησης Κλάση κινδύνου Δείκτης Κρίσιμη 3 >1,53 Κρίσιμη 2 1,43 1,53 Κρίσιμη 1 1,38 1,42 Ευάλωτη 3 1,33 1,38 Ευάλωτη 2 1,27 1,33 Ευάλωτη 1 1,23 1,27 Λανθάνουσα 1,17 1,23 Ανεπηρέαστη <1,17 79

83 3.3.3 Εκτίμηση Πλημμυρικών Φαινομένων Η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πλαισίου αξιολόγησης του πλημμυρικού κινδύνου στη λεκάνη απορροής του ποταμού Στρυμόνα, δημιουργεί την ανάγκη για ενσωμάτωση στην ανάλυση ποικίλων κριτηρίων απόφασης, που σχετίζονται α) με τα αποτελέσματα της υδρολογικής προσομοίωσης, β) με τις δυνητικές αρνητικές συνέπειες που συνδέονται με τις πλημμύρες των οποίων η επέλευση διαμορφώνεται με βάση τον ενδεικτικό αριθμό κατοίκων που ενδέχεται να πληγούν, τον τύπο οικονομικής δραστηριότητας στην περιοχή που ενδέχεται να πληγεί, τις εγκαταστάσεις οι οποίες ενδέχεται να προκαλέσουν τυχαία ρύπανση σε περίπτωση πλημμύρας και τις προστατευόμενες περιβαλλοντικά περιοχές, και γ) με άλλες επιπρόσθετες πληροφορίες που θεωρούνται χρήσιμες, όπως η επισήμανση των ζωνών όπου υπάρχει το ενδεχόμενο πλημμυρών με αυξημένο ποσοστό μεταφερόμενων ιζημάτων και πλημμυρών που μπορεί να προκαλέσουν ροή λάσπης ή κατολισθήσεις, καθώς και πληροφορίες για άλλες σημαντικές πηγές ρύπανσης. Η ποικιλομορφία των υδρολογικών καταστάσεων και των πιθανών πλημμυρικών κινδύνων κάνει απαραίτητη την υιοθέτηση μίας πολυκριτηριακής μεθοδολογίας στην εκτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου στο χωρικό πλαίσιο αναφοράς, που είναι η λεκάνη απορροής του ποταμού Στρυμόνα. Τα στάδια εκτίμησης πλημμυρικού κινδύνου περιλαμβάνουν: Αναγνώριση της Απειλής: Αναγνώριση της ιδιότητας ή της κατάστασης που θα μπορούσε να αποτελέσει απειλή για το περιβάλλον (problem formulation). Αναγνώριση των επιπτώσεων που θα μπορούσε να έχει η δυνητική απειλή σε περίπτωση πραγματοποίησής της (hazard identification). Υπολογισμός της έκτασης των επιπτώσεων σε χωρικό αλλά και χρονικό επίπεδο και εκτίμηση του χρόνου έναρξης τους. Υπολογισμός της πιθανότητας των συνεπειών η οποία επηρεάζεται από τρείς παράγοντες: την ύπαρξη της απειλής, την πιθανότητα των υποδοχέων (receptors) να εκτεθούν σε αυτή την απειλή και την πιθανότητα πρόκλησης βλάβης από την έκθεση αυτή (exposure assessment ή consequence assessment). Εκτίμηση της σημαντικότητας του κινδύνου (risk estimation) η οποία προκύπτει από το γινόμενο της πιθανότητας πραγματοποίησης της απειλής και της σημαντικότητας των συνεπειών. 80

84 Ανάπτυξη Υποσυστημάτων Και Ολοκλήρωση Έμπειρου Συστήματος Το έμπειρο σύστημα που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διατριβής περιλαμβάνει τρία υποσυστήματα που υλοποιούν εξειδικευμένες λειτουργίες. Υποσύστημα διασύνδεσης με γεωβάσεις δεδομένων (Geodatabase). Το υποσύστημα αυτό παρέχει τη σύνδεση με μια βασική χωρική βάση δεδομένων η οποία περιέχει εκτός από την πληροφορία που συλλέγεται από το δίκτυο τηλεμετρικών σταθμών και όλες τις χωρικές πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την υποστήριξη του συστήματος όπως την τοπογραφία, τη θέση των υδατορρευμάτων και τα γενικά υδρολογικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά τους, συμπεριλαμβανομένων των πλημμυρικών πεδίων ως φυσικών επιφανειών ανάσχεσης, την αποτελεσματικότητα των υφισταμένων τεχνητών υποδομών προστασίας από τις πλημμύρες (αντιπλημμυρικών έργων), τη θέση των κατοικημένων περιοχών και των περιοχών οικονομικής δραστηριότητας, καθώς και περιοχές με περιβαλλοντική σημασία. Η διαλειτουργικότητα της σύνδεσης αυτής, δηλαδή η απρόσκοπτη διασύνδεση των δύο απομακρυσμένων τμημάτων της γεωβάσης και του έμπειρου συστήματος, είναι καθοριστικής σημασίας για την αποδοτική λειτουργία του ολοκληρωμένου συστήματος εκτίμησης του πλημμυρικού κινδύνου. Το υποσύστημα διασύνδεσης είναι σε θέση να παρέχει άμεσα όλα τα απαραίτητα δεδομένα από τη γεωγραφική βάση δεδομένων στο έμπειρο σύστημα, στη συγκεκριμένη μορφή που θα απαιτηθεί από το έμπειρο σύστημα. Υποσύστημα πολυκριτηριακής ανάλυσης. Η ανάπτυξη του υποσυστήματος πολυκριτηριακής ανάλυσης για την εκτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου στη λεκάνη απορροής του ποταμού Στρυμόνα, περιλαμβάνει την ενσωμάτωση στην ανάλυση ποικίλων κριτηρίων, που σχετίζονται: α) με τη μαθηματική προσομοίωση της υδρολογίας της λεκάνης απορροής του ποταμού Στρυμόνα, β) με τις δυνητικές αρνητικές συνέπειες που συνδέονται με τις πλημμύρες των οποίων η επέλευση διαμορφώνεται με βάση τον ενδεικτικό αριθμό κατοίκων που ενδέχεται να πληγούν, τον τύπο οικονομικής δραστηριότητας στην περιοχή που ενδέχεται να πληγεί, τις εγκαταστάσεις οι οποίες ενδέχεται να προκαλέσουν τυχαία ρύπανση σε περίπτωση πλημμύρας και τις προστατευόμενες περιβαλλοντικά περιοχές, και γ) με άλλες επιπρόσθετες πληροφορίες που θεωρούνται χρήσιμες, όπως η επισήμανση των ζωνών όπου υπάρχει το ενδεχόμενο πλημμυρών με αυξημένο ποσοστό μεταφερόμενων ιζημάτων και πλημμυρών που μπορεί να προκαλέσουν ροή λάσπης ή κατολισθήσεις, καθώς και 81

85 πληροφορίες για άλλες σημαντικές πηγές ρύπανσης. Αναλυτικότερα, τα κριτήρια στα οποία βασίζεται η πολυκριτηριακή ανάλυση εκτίμησης πλημμυρικής επικινδυνότητας, είναι: Το υψόμετρο, προερχόμενο από ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DEM) Η κλίση του αναγλύφου Η πυκνότητα των αρδευτικών αγωγών Η πυκνότητα των ρεμάτων και του υδρογραφικού δικτύου Οι χρήσεις γης Η πολυκριτηριακή ανάλυση εφαρμόζεται για την εκτίμηση της πλημμυρικής επικινδυνότητας στα κριτήρια που αφορούν: στην πιθανότητα να συμβεί πλημμυρικό γεγονός (Occurrence) και στην επίπτωση (Impact) του πλημμυρικού γεγονότος. Τα κριτήρια που αφορούν στους παράγοντες που σχετίζονται με την πιθανότητα να συμβεί πλημμυρικό γεγονός (Occurrence) είναι: Το υψόμετρο (DEM) Η κλίση του αναγλύφου Η πυκνότητα των αγωγών Η πυκνότητα των ρεμάτων Η εγγύτητα στα ρέματα Οι χρήσεις γης Τα κριτήρια που αφορούν στους παράγοντες που σχετίζονται με την επίπτωση (Impact) του πλημμυρικού γεγονότος είναι: Οι περιοχές που εντάσσονται στο πρόγραμμα Natura 2000 [Ζώνες Ειδικής Προστασίας (ΖΕΠ) και Τόποι Κοινοτικής Σημασίας (ΤΚΣ)] Η πυκνότητα του γενικού πληθυσμού Η οικονομική δραστηριότητα Ο πρωτογενής Τομέας 82

86 Η αξία γης Η πυκνότητα του σιδηροδρομικού δικτύου Τα κριτήρια του κάθε παράγοντα, αναλύονται ώστε να προκύψουν οι πιθανότητες να συμβεί πλημμυρικό γεγονός (Occurrence), επίπτωσης (Impact) του πλημμυρικού γεγονότος και πλημμυρικής επικινδυνότητας για διάφορα σενάρια. Η διαδικασία εισαγωγής των κριτηρίων, για κάθε παράγοντα καθορισμού πλημμυρικής επικινδυνότητας, στο περιβάλλον λήψης απόφασης περιλαμβάνει τα στάδια που παρατίθενται παρακάτω. Εκτίμησης Πιθανότητας να συμβεί το πλημμυρικό γεγονός (Occurrence). Στους διαδικτυακούς χάρτες που εμφανίζονται οι τηλεμετρική σταθμοί, σε περίπτωση που οι παροχές στους σταθμούς είναι κάτω από τα όρια συναγερμού, το χρώμα τους είναι πράσινο. Σε περίπτωση που η παροχή αυξηθεί και φτάσει στα όρια του "πορτοκαλί" συναγερμού, ο σταθμός αλλάζει χρώμα και από πράσινος γίνεται πορτοκαλί. Στην προκειμένη περίπτωση, οι χρήστες μπορούν να πατήσουν πάνω στον σταθμό και να «τρέξει» η εφαρμογή που δείχνει τις μετρήσεις του σταθμού σε πραγματικό χρόνο. Με αυτό τον τρόπο μπορούν να δουν τις τιμές των παροχών αλλά και τις αυξητικές τάσεις που παρουσιάζονται μέσω των διαγραμμάτων. Σε περίπτωση "κόκκινου" συναγερμού, δηλαδή οι παροχές αυξηθούν πάνω από τα όρια που έχουν οριστεί για κάθε σταθμό, ο σταθμός αλλάζει χρώμα και γίνεται κόκκινος, δείχνοντας έτσι ότι υπάρχει πιθανότητα πλημμυρικών γεγονότων. Αντίστοιχα, οι χρήστες, μπορούν μέσω της πλατφόρμας να δουν σε κατάλληλο λογισμικό ποιες τιμές παροχής είναι εντός των ορίων του συγκεκριμένου συναγερμού, για πόση διάρκεια, αλλά και ποια είναι η τάση τους. Υποσύστημα πυροδότησης συναγερμού (alert) H ενεργοποίηση των παραγόντων (triggers) συναγερμού ωθεί το σύστημα στην παραγωγή οπτικών αλλά και περιγραφικών ειδοποιήσεων σε περιβάλλον διαδικτυακών γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών. Ο χρήστης είναι σε θέση να δει στην πλατφόρμα διάθεσης περιεχομένου την περιοχή που δυνητικά επίκειται πλημμυρικό φαινόμενο, η οποία διαφοροποιείται από τις ασφαλείς περιοχές με τη χρήση οπτικού συναγερμού (visual alert). Παράλληλα παρέχεται δυνατότητα περιγραφής του φαινομένου με προσδιορισμό των συντεταγμένων και της ονομασίας της περιοχής καθώς και του επιπέδου του συναγερμού. Η επεξεργασία και οπτικοποίηση των δεδομένων στηρίζεται σε τελευταίας γενιάς λογισμικό γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών και με τη χρήση διαδικτυακών εργαλείων (Web 83

87 GIS) παρέχεται η δυνατότητα διάχυσης της πληροφορίας στο διαδίκτυο. Με αυτόν τον τρόπο η πληροφορία είναι σε θέση να μεταδοθεί σε πραγματικό χρόνο και να είναι άμεσα αξιοποιήσιμη σε οποιοδήποτε χρόνο και σε οποιοδήποτε χρήστη έχει πρόσβαση σε αυτήν. Τα σύγχρονα διαδικτυακά γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών παρέχουν μία σειρά από προηγμένες δυνατότητες όπως: Διασύνδεση και αλληλεπίδραση με γεωβάσεις δεδομένων Χρήση διαδικτυακών υπηρεσιών (web GIS services) για την επεξεργασία γεωγραφικών δεδομένων (geoprocessing) Απομακρυσμένης παρέμβασης (editing) στα δεδομένα, με δυνατότητες διαδραστικής αλληλεπίδρασης. Βασικότερο πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα διάθεσης των δεδομένων στο διαδίκτυο και η δυνατότητα αξιοποίησης τους από χρήστες που δεν έχουν εξειδικευμένο λογισμικό εγκατεστημένο στο σύστημά τους. Έτσι η πρόσβαση είναι εφικτή μέσω των περισσότερων φυλλομετρητών δικτύου (web browsers) χωρίς να απαιτούνται ιδιαίτεροι πόροι στο σύστημα του πελάτη (client) καθώς το μεγαλύτερο μέρος της επεξεργασίας λαμβάνει χώρα στον server. Η δομή αυτή του συστήματος παρέχει τέλος τη δυνατότητα διαβάθμισης των δεδομένων και των λειτουργιών του συστήματος παρέχοντας έτσι τη δυνατότητα εξατομίκευσης της πρόσβασης σε αυτό. 84

88 3.3.4 Εκτίμηση Κινδύνου Ρύπανσης υδάτων Η ανάπτυξη του έμπειρου συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης ρύπανσης ποταμού βασίζεται στην υλοποίηση δύο επιμέρους δράσεων Ενσωμάτωση των περιβαλλοντικών προτύπων και των ευρωπαϊκών οδηγιών για την ποιότητα των υδάτινων πόρων. Για την ολοκληρωμένη διαχείριση της ποιότητας των υδάτων του ποταμού Νέστου είναι απαραίτητη η μεθοδολογική προσέγγιση που ενσωματώνει τον Ν.3199/2003 «Προστασία και διαχείριση των υδάτων - Εναρμόνιση με την Οδηγία 2000/60/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 23ης Οκτωβρίου 2000» και τις τροποποιήσεις αυτού. Επιπρόσθετα, η ενσωμάτωση των περιβαλλοντικών κανόνων και ορίων που έχουν θεσπιστεί στη εθνική νομοθεσία και σχετίζονται με την ποιότητα των νερών των υδάτινων οικοσυστημάτων. Η νομοθεσία αναφέρει ότι η ολοκληρωμένη προστασία και ορθολογική διαχείριση των εσωτερικών επιφανειακών και των μεταβατικών νερών, συνίσταται μεταξύ άλλων στην αποτροπή της περαιτέρω επιδείνωσης, στην προστασία και τη βελτίωση της κατάστασης των υδάτινων οικοσυστημάτων, με ειδικά μέτρα για την προοδευτική μείωση των απορρίψεων, εκπομπών και διαρροών ουσιών προτεραιότητας και με την παύση ή τη σταδιακή εξάλειψη των απορρίψεων, εκπομπών και διαρροών των επικίνδυνων ουσιών προτεραιότητας. Κατά συνέπεια, η ενσωμάτωση στο έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ρύπανσης ποταμού όλων των περιβαλλοντικών προτύπων που σχετίζονται με τα όρια διαφόρων ουσιών προτεραιότητας και με την ποιότητα των υδάτινων πόρων του ποτάμιου οικοσυστήματος θεωρείται προσέγγιση καθοριστικής σημασίας Ανάπτυξη ενός χωρικού πολυκριτηριακού συστήματος στήριξης αποφάσεων. Η ανάπτυξη μίας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας εκτίμησης της ρύπανσης του ποταμού Νέστου επιτυγχάνεται με την ενσωμάτωση διαφόρων ποσοτικών και ποιοτικών κριτηρίων απόφασης. Ειδικότερα, τα κριτήρια περιλαμβάνουν τόσο δεδομένα που προέρχονται από το δίκτυο τηλεμετρικών σταθμών παρακολούθησης και σχετίζονται με τις φυσικοχημικές παραμέτρους ποιότητας των υδάτων του ποταμού, όσο και δεδομένα υδρολογικής φύσεως (παροχή, στάθμες, βροχοπτώσεις). Το μεγάλο εύρος των ρυπαντικών παραμέτρων προτεραιότητας και των φυσικοχημικών μεταβλητών που επιδρούν στην υποβάθμιση των υδάτινων πόρων του ποτάμιου οικοσυστήματος, καθιστά απαραίτητη την υιοθέτηση μίας 85

89 πολυκριτηριακής μεθοδολογίας στην εκτίμηση της ποιότητας των υδάτινων σωμάτων στο χωρικό πλαίσιο αναφοράς, που είναι η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου. Το υποσύστημα πολυκριτηριακής ανάλυσης βασίζεται στη μεθοδολογική προσέγγιση της Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας (AHP: Analytic Hierarchy Process), συνδυάζοντας ποσοτικά και ποιοτικά δεδομένα για την εκτίμηση του κινδύνου ρύπανσης του ποταμού. Η ενημέρωση του υποσυστήματος με τα πλέον νεότερα χρονικά δεδομένα είναι ουσιαστικής σημασίας για την έγκαιρη δημιουργία του γεγονότος συναγερμού που σχετίζεται με την πιθανή εμφάνιση ρύπανσης, καθώς και την αποστολή του στο διαδικτυακό σύστημα παρακολούθησης των αρμόδιων φορέων. Το υποσύστημα είναι σε θέση να ενσωματώνει δυναμικά ποσοτικά δεδομένα όπως οι διαρκώς μεταβαλλόμενες μετρήσεις που συλλέγονται από το δίκτυο τηλεμετρικών σταθμών παρακολούθησης, όσο και σταθερά ποιοτικής φύσεως δεδομένα. Κατά τη διαδικασία λαμβάνονται υπόψη δεδομένα τηλεμετρίας όπως η θερμοκρασία, η θολερότητα, το ph, το διαλυμένο οξυγόνο (DO 2 ), η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC) και η χλωροφύλλη-α (Chl-α). Τα δεδομένα ταξινομούνται σε μια πενταβάθμια κλίμακα ανάλογα με τις τιμές τους και την εποχή του χρόνου ενώ ένα συντελεστής βάρους (a i ) υπολογίζεται για το καθένα. Η συνολική διαδικασία περιγράφεται στο Παράρτημα Α. 86

90 4 Αποτελέσματα - εφαρμογή σε περιοχές μελέτης 4.1 Κίνδυνος Ερημοποίησης Περιοχή Μελέτης Ως περιοχή μελέτης για την εκτίμηση της ερημοποίησης ορίστηκε ο νομός του Κιλκίς (Εικόνα 4.1). Ο νομός Κιλκίς βρίσκεται στην Κεντρική Μακεδονία. Διαθέτει έκταση τετραγωνικών χιλιομέτρων και πληθυσμό κατοίκων σύμφωνα με την απογραφή του Μεγάλο μέρος του πληθυσμού ασχολείται με τη γεωργία και την κτηνοτροφία, ενώ ανεπτυγμένος είναι και ο τομέας της βιομηχανίας. Ο νομός Κιλκίς περιβάλλεται, από ανατολικά από την οροσειρά των Κρουσσίων με τα όρη Δύσωρο και Μαυροβούνι που αποτελούν το φυσικό σύνορο με το νομό Σερρών. Η ψηλότερη κορυφή των Κρουσσίων είναι στο Μαυροβούνι στα μέτρα. Δυτικά βρίσκεται το όρος Πάικο, φυσικό σύνορο με το νομό Πέλλας, με ψηλότερη κορυφή τα μέτρα. Βορειοδυτικά βρίσκεται η Κερκίνη, που αποτελεί ένα φυσικό τείχος που χωρίζει, από τη μια την Ελλάδα και από την άλλη, Βουλγαρία και Π.Γ.Δ.Μ. Στο νομό Κιλκίς, η ψηλότερη κορυφή είναι μέτρα. Ανάμεσα σε αυτά τα όρη δημιουργούνται δύο κοιλάδες, που αποτελούν και τις λεκάνες απορροής των δύο ποταμών του νομού. Δυτικά, η λεκάνη του Αξιού, που διαρρέει το νομό κάθετα, από Βορρά προς Νότο, με τους παραποτάμους του: Μέγα Ρέμα και Ρέμα Γοργόπης δυτικά. Από ανατολικά συμβάλλουν στον Αξιό, το Ρέμα Βούρκου που πηγάζει από τα υψώματα του Γυναικοκάστρου και χύνεται στον Αξιό μέσω της τάφρου του Ανθοφύτου. Ένας άλλος ανατολικός παραπόταμος είναι το Αγιάκι που πηγάζει από την περιοχή του Χέρσου και αφού συμβάλει σ' αυτόν ο Σιλεμλής (που πηγάζει από το ομώνυμο χωριό της πγδμ) καταλήγει στον Αξιό μέσω του καναλιού του Λιμνοτόπου. Στο Μέγα Ρέμα (Κοτζάντερε) έχει σχηματιστεί η τεχνητή λίμνη του Μεταλλείου. Επίσης σε έναν παραπόταμο του Μεγάλου Ρέματος, (βορειοδυτικά) σχηματίζεται ένας καταρράκτης που χύνεται στη Γαλάζια λίμνη. Ανατολικά, ο Σιλιμλής πηγάζει από το λόφο της Κορώνας και χύνεται ως την αποξηραμένη λίμνη Αρτζάν, όπου ενώνεται με το κανάλι αποστράγγισής της και το Αγιάκι, με τελική κατάληξη τον Αξιό. Στα ανατολικά του νομού σχηματίζεται η λοφώδης λεκάνη του Γαλλικού ή Εχέδωρου ποταμού με κυριότερο παραπόταμο, τον Σπανό. Στο νομό σχηματίζονται δύο μεγάλες λίμνες. Βόρεια η λίμνη Δοϊράνη, η οποία είναι χωρισμένη στη μέση, μεταξύ Ελλάδος και Π.Γ.Δ.Μ. και νότια η Πικρολίμνη. Επίσης, η Γαλάζια λίμνη βρίσκεται μεταξύ Σκρα και Κούπας. Στο νομό έχει δημιουργηθεί και η τεχνητή λίμνη Μεταλλείου στο Μέγα ρέμα, στις πλαγιές του Πάικου. 87

91 Εικόνα 4.1 Το ανάγλυφο στο Νομό Κιλκίς Ανάπτυξη λογισμικού για την εφαρμογή της μεθόδου AHP σε περιβάλλον Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών Το λογισμικό εφαρμογής της μεθόδου Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας (AHP) έχει αναπτυχθεί στην γλώσσα προγραμματισμού VBA (Visual Basic for Applications) και λειτουργεί ως προσθήκη (extension) στο λογισμικό ArcGIS της ESRI. Η εφαρμογή χρησιμοποιεί ως πηγή εισόδου (input) χάρτες σε ψηφιδωτή (raster) μορφή. Ο χρήστης μπορεί να χειριστεί την εφαρμογή με τη βοήθεια μιας φιλικής προς τον χρήστη διεπαφής Γραφικό Περιβάλλον Εφαρμογής Το λογισμικό της εφαρμογής της μεθόδου AHP για την εκτίμηση του κινδύνου ερημοποίησης λειτουργεί ως πρόσθετο στο λογισμικό ArcMap της ESRI. Η εφαρμογή αποτελείται από τα παρακάτω στοιχεία 88

92 Κύρια Οθόνη Η κύρια οθόνη της εφαρμογής (Εικόνα 4.1) εμφανίζει δύο επιλογές συνοδευόμενες από μια συνοπτική περιγραφή για τη λειτουργία τους: 1. Βήμα 1: Επαναταξινόμηση επιπέδων πληροφορίας (Reclassify Layers) 2. Βήμα 2: Επιλογή κριτηρίων και υπολογισμός βαρών Εικόνα 4.2 Η κύρια οθόνη της εφαρμογής Βήμα 1 ο : Επαναταξινόμηση επιπέδων πληροφορίας Η πολυκριτήρια εφαρμογή λειτουργεί με κανικοποιημένους ψηφιδωτούς χάρτες. Όπως αναφέρθηκε και στις προηγούμενες ενότητες οι τιμές των κριτηρίων που λαμβάνουν μέρος στην Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία, στην προκειμένη περίπτωση οι τιμές των εικονοστοιχείων του κάθε ψηφιδωτού χάρτη-κριτηρίου, πρέπει να κανονικοποιηθούν ώστε να καλύπτουν το ίδιο εύρος. Η εφαρμογή επιτρέπει στο χρήστη να επαναταξινομεί τους ψηφιδωτούς χάρτες σε πέντε κατηγορίες τιμών. Επιλέγοντας την «επαναταξινόμηση επιπέδων (reclassify layers)» παρουσιάζεται στο χρήστη μια λίστα με τα διαθέσιμα ψηφιδωτά αρχεία σε συνδυασμό με στατιστικές πληροφορίες για το καθένα από αυτά (Εικόνα 4.3) 89

93 Εικόνα 4.3 Κύρια οθόνη εφαρμογής αναταξινόμησης χαρτών Κάνοντας χρήση της επιλογής «επαναταξινόμηση επιπέδου (Reclassify layer) εμφανίζεται μία φόρμα η οποία επιτρέπει στον χρήστη να θέσει την κατώτατη και την ανώτατη τιμή που καθορίζει την κάθε μία από τις πέντε κατηγορίες (Εικόνα 4.4). Ένα υπόμνημα στη δεξιά πλευρά της οθόνης καθοδηγεί τον χρήστη στην επιλογή των κατάλληλων τιμών. Εικόνα 4.4 Η οθόνη της επαναταξινόμησης χαρτών Βήμα 2 ο : Επιλογή Κριτηρίων και Υπολογισμός Βαρών Το δεύτερο βήμα του λογισμικού επιτρέπει στον χρήστη να εφαρμόσει την Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία. Η πρώτη οθόνη εμφανίζει μία λίστα με τους διαθέσιμους 90

94 ψηφιδωτούς χάρτες-κριτήρια και επιτρέπει στον χρήστη να επιλέξει αυτούς που θα λάβουν μέρος στην διαδικασία. Ο χρήστης επιλέγει τα κριτήρια μετακινώντας τα από την αριστερή πλευρά της οθόνης στη δεξιά (Εικόνα 4.5). Εικόνα 4.5 Οθόνη επιλογής ψηφιδωτών χαρτών ως κριτήρια για την πολυκριτηριακή ανάλυση Επιλέγοντας το Set Preference Matrix εμφανίζεται ένας πίνακας με τα επιλεγμένα κριτήρια (Εικόνα 4.6). Ο χρήστης εισάγει τις τιμές προτεραιότητας για κάθε κριτήριο επιλέγοντας το αντίστοιχο κελί στον πίνακα. Όταν ο χρήστης εισάγει μία τιμή στον πίνακα, η ανάστροφη τιμή εμφανίζεται αυτόματα στο αντίστοιχο κελί. Αν για παράδειγμα ο χρήστης εισάγει την τιμή 5 τότε το αντίστοιχο κελί που βρίσκεται στην ανάστροφη πλευρά του πίνακα συμπληρώνεται αυτόματα με την τιμή 1/5. Οι τιμές που εισάγει ο χρήστης είναι τυπικά ακέραιες τιμές από την κλίμακα Saaty (1 έως 9). 91

95 Εικόνα 4.6 Ο πίνακας επιλογής του επιπέδου σημαντικότητας για κάθε παράγοντα Όταν ο χρήστης έχει συμπληρώσει τον πίνακα, οι τιμές των κριτηρίων μπορούν να υπολογιστούν με την επιλογή Calculate. Τα βάρη των κριτηρίων εμφανίζονται στη δεξιά πλευρά της οθόνης (Εικόνα 4.7) μαζί με τον αντίστοιχο λόγο συνέπειας (consistency ratio). Με την επιλογή Run AHP η εφαρμογή χρησιμοποιεί το επίπεδο σημαντικότητας των κριτηρίων προκειμένου να προσδιοριστή το σταθμισμένο βάρος των επιλεγμένων ψηφιδωτών επιπέδων και να δημιουργήσει ένα καινούριο ψηφιδωτό επίπεδο το οποίο θα εισαχθεί αυτόματα στην ανοιχτή εφαρμογή του λογισμικού ArcMap. Με την επιλογή Reset ο χρήστης μπορεί να καθαρίσει τον πίνακα και να πραγματοποιήσει ένα καινούριο υπολογισμό από την αρχή. 92

96 Εικόνα 4.7 Τα υπολογισμένα βάρη Εφαρμογή του μοντέλου ESAI στην περιοχή του Κιλκίς Η ετήσια βροχόπτωση και η θερμοκρασία είναι δυο μετεωρολογικές μεταβλητές απαραίτητες για τον υπολογισμό του δείκτη κλιματικής ποιότητας. Στο Νομό Κιλκίς τα δεδομένα μπορούν να συλλεχθούν από δυο μετεωρολογικούς σταθμούς που βρίσκονται στην Καστανερή και τον Κήπο (βλέπε Εικόνα 4.8 και Πίνακα 4.1). Πίνακας 4.1 Μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής του Κιλκίς Μεταβλητές Καστανερή Κήπος Υψόμετρο (m) Μέση ετήσια βροχόπτωση (mm) Μέση ετήσια θερμοκρασία ( C) , ,6 93

97 Εικόνα 4.8 Θέσεις των μετεωρολογικών σταθμών στο Νομό Κιλκίς Η ανάλυση παρεμβολής των μετεωρολογικών μεταβλητών σε συνάρτηση με το υψόμετρο επέτρεψαν τη δημιουργία δυο νέων επιπέδων ψηφιδωτού τύπου των κατανομών βροχόπτωσης (Εικόνα 4.9) και θερμοκρασίας (Εικόνα 4.10). Στη συνέχεια η κατανομή της θερμοκρασίας τροποποιήθηκε σύμφωνα με τη διαδικασία που περιγράφηκε στη μεθοδολογία με σκοπό να ληφθούν υπόψη οι επιπτώσεις των παραμέτρων της κλίσης και της έκθεσης. 94

98 Εικόνα 4.9 Χωρική κατανομή της βροχόπτωσης στο Ν. Κιλκίς Εικόνα 4.10 Κατανομή της Θερμοκρασίας στο Ν. Κιλκίς 95

99 Μετά τη δημιουργία των πιο πάνω επιπέδων, μπορούν πλέον εύκολα να υπολογιστούν τα επίπεδα ποιότητας τα οποία αποτελούν αποτέλεσμα πολυκριτήριας ανάλυσης σε ψηφιδωτούς χάρτες όπως φαίνεται στις αντίστοιχες εικόνες: Ποιότητα Κλίματος (Εικόνα 4.12) Ποιότητα Εδάφους (Εικόνα 4.13) Ποιότητα Βλάστησης (Εικόνα 4.14) και Ποιότητα Διαχείρισης Χρησιμοποιώντας τους διάφορους θεματικούς χάρτες που συλλέχθηκαν και έχουν σχέση με το Νομό Κιλκίς (χάρτης CORINE, χάρτης διάβρωσης, χάρτης μητρικών υλικών, χάρτης βάθους εδάφους), τα επίπεδα εδάφους και βλάστησης παράχθηκαν ακολουθώντας την προσέγγιση που περιγράφηκε στις προηγούμενες ενότητες. Από τα επίπεδα αυτά προκύπτουν τα 4 επίπεδα που φαίνονται στην Εικόνα Ο τελικός χάρτης ευαισθησίας στην ερημοποίηση για το Νομό Κιλκίς, ο οποίος υπολογίστηκε κατόπιν πολυκριτήριας ανάλυσης όπου λήφθηκαν υπόψη οι επιμέρους δείκτες (CQI, VQI, SQI και MQI) φαίνεται στην Εικόνα

100 Εικόνα 4.11 Τελικός χάρτης ευαισθησίας στην Ερημοποίηση για τον Ν. Κιλκίς Από τον τελικό χάρτη ευαισθησίας στην ερημοποίηση, μπορούν να υπολογιστούν κάποιες στατιστικές για να γίνει φανερή η κατανομή των διαφόρων κατηγοριών ευαισθησίας στην ερημοποίηση ανά το Νομό Κιλκίς (Πίνακας 4.2). Όπως φαίνεται στην εικόνα 4.11 το μεγαλύτερο μέρος του Κιλκίς αποτελείται από περιοχές οι οποίες υφίστανται πολύ μεγάλο κίνδυνο ερημοποίησης (κατηγορίες critical 1,2 και 3), ενώ μόνο ένα μικρό μέρος το οποίο απεικονίζεται με αποχρώσεις του πράσινου είναι ανεπηρέαστο ή παρουσιάζει μικρό κίνδυνο ερημοποίησης. 97

101 Εικόνα 4.12 Επίπεδα δείκτη ποιότητας κλίματος (CQI) για τον Ν. Κιλκίς 98

102 Εικόνα 4.13 Κλάσεις παραμέτρων εδάφους που συγκροτούν τον παράγοντα ποιότητας εδάφους (SQI) για τον Ν. Κιλκίς 99

103 Εικόνα 4.14 Επίπεδα του δείκτη ποιότητας βλάστησης (VQI) για τον Ν. Κιλκίς 100

104 Εικόνα 4.15 Επίπεδα δεικτών ποιότητας (CQI, SQI, VQI και MQI)για τον Ν. Κιλκίς 101

105 Πίνακας 4.2 Κατανομή των κλάσεων ευαισθησίας στην Ερημοποίηση στο Ν. Κιλκίς Κλάσεις ευαισθησίας στην Ερημοποίηση Ποσοστό έκτασης Ανεπηρέαστη 2,994 % Λανθάνουσα 2,202 % Ευάλωτη 1 1,589 % Ευάλωτη 2 2,213 % Ευάλωτη 3 2,467 % Κρίσιμη 1 3,855 % Κρίσιμη 2 54,764 % Κρίσιμη 3 29,916 % 102

106 4.2 Έγκαιρη προειδοποίηση Πλημμυρικών Φαινομένων Περιοχή Μελέτης Ο ποταμός Στρυμόνας αποτελεί τον δεύτερο σε μέγεθος (από πλευράς μήκους και μεταφερόμενου όγκου υδάτων) μετά τον Αξιό, διακρατικό ποταμό στο χώρο της Μακεδονίας. Ο ποταμός πηγάζει από τη Βουλγαρία και την Πρώην Γιουγκοσλαβία και ακλουθώντας πορεία νοτιανατολική εισέρχεται στην Ελλάδα από τα στενά του Ρούπελ, βόρεια του Σιδηροκάστρου, διαπερνά τη λίμνη Κερκίνη και εκβάλλει στο Αιγαίο. Η συνολική έκταση της λεκάνης απορροής του ποταμού είναι km2, από τα οποία km2 (37,2%), βρίσκονται στην Ελλάδα. Η μέση ετήσια εισερχόμενη παροχή από τη Βουλγαρία κατά τα έτη 1982 έως 1989 ανήλθε σε 72,6 m3/s. Χαρακτηριστικό του ποταμού Στρυμόνα είναι η μεταβαλλόμενη ροή, ανάλογα με την ποσότητα νερών που εισέρχονται από τη Βουλγαρία και την αύξηση του όγκου των υδάτων λόγω κατακρημνισμάτων. Σημαντική αύξηση του όγκου των υδάτων, συνεπάγεται πολλές φορές την πρόκληση πλημμυρικών φαινομένων. Παλαιότερα, ο Στρυμόνας, επειδή είχε αβαθή φυσική κοίτη, πλημμύριζε συχνά την πεδιάδα των Σερρών όπως συχνές ήταν και οι αλλαγές της κοίτης καθώς και η δημιουργία μαιανδρισμών. Περίπου το 63% της πεδιάδας των Σερρών, καταλαμβανόταν κατά περιόδους από έλη, καθώς και περιοδικά κατακλυσμένες εκτάσεις και μόνον το 37% δεν απειλείτο από τις πλημμύρες. Συνέπεια των πλημμυρών του Στρυμόνα ήταν οι εκτεταμένες καταστροφές, καθώς και η εμφάνιση ελωδών πυρετών στις πλημμυρισμένες περιοχές, κάτι το οποίο αποτελούσε την «κατάρα» της περιοχής. Τη δεκαετία του 1930 το κράτος για να απαλλάξει τον κάμπο των Σερρών από τις συχνές και καταστρεπτικές πλημμύρες που προκαλούσε ο Στρυμόνας, κατασκεύασε μεγάλο αντιπλημμυρικό φράγμα στην κοίτη του ποταμού, στη θέση Λιθότοπος, στο ύψος περίπου όπου βρισκόταν η φυσική Λίμνη Κερκινίτιδα. Αρχικά, ο σκοπός της δημιουργίας της τεχνητής λίμνης ήταν κυρίως αντιπλημμυρικός, καθώς επίσης συγκράτησης των φερτών υλών του ποταμού Στρυμόνα και άρδευσης του κάμπου των Σερρών. Τα νερά των πλημμυρών άρχισαν να συγκρατούνται στη λίμνη και αφήνονταν κατόπιν να εκρεύσουν αργά-αργά πάλι προς τον Στρυμόνα, οπότε οι ζημιές στις καλλιέργειες και τους οικισμούς σταμάτησαν. Περιορίσθηκε, επίσης, η ελονοσία. Τα νερά που συγκεντρώνονταν στη λίμνη άρχισαν να χρησιμοποιούνται για την άρδευση του κάμπου των Σερρών. 103

107 Ωστόσο όλοι οι οικισμοί, τα χωριά και οι κοινότητες (Δ. Ηράκλειας) ανατολικά της Κερκίνης, με την κατασκευή των αναχωμάτων, εξαιτίας της ύψωσης του πυθμένα της λίμνης από τις εναποθέσεις των φερτών υλικών του Στρυμόνα, βρέθηκαν χαμηλότερα από τη στάθμη του νερού περίπου 15 μέτρα. Οι κάτοικοι ζουν με το φόβο της πλημμύρας από υπερχείλιση της λίμνης στη διάρκεια του χειμώνα και συγχρόνως αντιμετωπίζουν και σοβαρά πρακτικά προβλήματα με συνέπεια οι δραστηριότητες της καθημερινής τους ζωής να έχουν καταστεί προβληματικές. Επιπλέον ο κίνδυνος πλημμυρών εξακολουθεί να είναι υπαρκτός σε μεγάλες εκτάσεις κατά μήκος της ροής του ποταμού, λόγω των έντονα μεταβαλλόμενων καιρικών φαινομένων και των μεγάλων ποσοτήτων κατακρημνισμάτων που καταλήγουν κατά περιόδους στη λεκάνη απορροής Λογισμικό Στήριξης Απόφασης Το έμπειρο σύστημα εκτίμησης επικινδυνότητας πλημύρας, που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διατριβής, αποτελείται από μία σειρά επιμέρους συστημάτων με τα αποτελέσματα του κάθε υποσυστήματος να βασίζεται σε μία κεντρική βάση δεδομένων τηλεμετρίας τα δεδομένα της οποίας παρέχονται σε πραγματικό χρόνο. Η πρόσβαση σε όλα τα υποσυστήματα είναι διαθέσιμη μέσω διαδικτύου με τη χρήση κοινού φυλλομετρητή (web browser). Έμπειρο Σύστημα Τηλεμετρία Βάση Δεδομένω Εφαρμογή Απασφαλμάτωσης Οπτικοποίηση μέσω γραφημάτων Ιστορικό κατάστασης κινδύνου πλημμύρας Μοντέλο Προσομοίωσης Οπτική Προειδοποίηση Σχήμα 4.1: Διάγραμμα Συστήματος Αναλυτικότερα, όπως περιγράφεται στο σχήμα 4.1, το σύστημα αποτελείται από τα εξής υποσυστήματα: 1. Σύστημα οπτικοποίησης της επικινδυνότητας πλημμύρας μέσω γραφημάτων και κειμένου 2. Εφαρμογή αναζήτησης ιστορικού δεδομένων επικινδυνότητας πλημμύρας 3. Εφαρμογή προσομοίωσης πλημμύρας 104

108 4. Εφαρμογή οπτικοποίησης του κινδύνου πλημμύρας στο χώρο μέσω συστήματος Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS) Σύστημα οπτικοποίησης της επικινδυνότητας πλημμύρας μέσω γραφημάτων και κειμένου Εισαγωγή To σύστημα οπτικοποίησης της επικινδυνότητας πλημμύρας μέσω γραφημάτων και κειμένου είναι ένα διαδικτυακό σύστημα το οποίο έχει αναπτυχθεί σε ASP.NET 4 και αποτελεί το κεντρικό υποσύστημα του έμπειρου συστήματος μέσω του οποίου παρέχεται πρόσβαση και στα υπόλοιπα υποσυστήματα. Η κεντρική οθόνη της εφαρμογής (Εικόνα 4.16) εμφανίζει τα εξής: Σύνδεση στην εφαρμογή ιστορικού (custom query) Σύνδεση στην εφαρμογή προσομοίωσης (flood simulation) Πίνακα με τα δεδομένα των τηλεμετρικών σταθμών σε μορφή γραφημάτων με οπτική και περιγραφική απεικόνιση των ενδεχόμενων καταστάσεων συναγερμού (alerts) καθώς και στατιστικά στοιχεία για τον κάθε σταθμό. 105

109 Εικόνα 4.16 Η κεντρική οθόνη της εφαρμογής Περιγραφή των γραφημάτων Τα γραφήματα (Εικόνα 4.17) απεικονίζουν την στάθμη του νερού που καταγράφεται από κάθε τηλεμετρικό σταθμό σε συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Μετακινώντας το ποντίκι πάνω από το γράφημα ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να δει αναλυτικότερα τις τιμές του γραφήματος. Το γράφημα χρωματίζεται ανάλογα με τον κίνδυνο πλημύρας με τα εξής χρώματα: Μπλε: Δεν υφίσταται κίνδυνος πλημμύρας (no risk) Κίτρινο: Μέσος κίνδυνος πλημμύρας (medium risk) Κόκκινο: υψηλός κίνδυνος πλημμύρας (high risk) 106

110 Εικόνα 4.17 Ενδεικτικό γράφημα Περιγραφική απεικόνιση Το πλαίσιο κειμένου περιγραφικής απεικόνισης της ενδεχόμενης κατάσταση συναγερμού απεικονίζει αναλυτικά τα συμβάντα τα οποία πυροδοτούν τον συναγερμό υπό μορφή κειμένου. Αναλυτικότερα αναφέρονται: Το επίπεδο συναγερμού (level 1 - υψηλός κίνδυνος, level 2 - μέσος κίνδυνος) η στάθμη του νερού (water level) σε μέτρα και η ημερομηνία και ώρα του συμβάντος Εικόνα 4.18 Περιγραφική απεικόνιση Απεικόνιση στατιστικών στοιχείων Το πλαίσιο κειμένου στατιστικών στοιχείων απεικονίζει στατιστικά στοιχεία για τη στάθμη του νερού για τη χρονική περίοδο που απεικονίζεται στο διάγραμμα. Αναλυτικότερα εμφανίζονται: Ο μέσος όρος των τιμών 107

111 η διακύμανση των τιμών και ο διάμεσος Εικόνα 4.19 Στατιστικά στοιχεία στάθμης νερού στην επιλεγμένη χρονική περίοδο Εφαρμογή αναζήτησης ιστορικού δεδομένων επικινδυνότητας πλημμύρας Η εφαρμογή αναζήτησης ιστορικού δεδομένων επικινδυνότητας πλημμύρας επιτρέπει στον χρήστη να αναζητήσει δεδομένα από κάποιον τηλεμετρικό σταθμό σε χρονική περίοδο που επιλέγει ο ίδιος (Εικόνα 4.20). Εικόνα 4.20 Η κεντρική οθόνη της εφαρμογής Αντίστοιχα με την εφαρμογή οπτικοποίησης της επικινδυνότητας πλημμύρας μέσω γραφημάτων και κειμένου τα δεδομένα που έχει επιλέξει ο χρήστης εμφανίζονται σε μορφή γραφημάτων με οπτική και περιγραφική απεικόνιση των ενδεχόμενων καταστάσεων συναγερμού (alerts). Αντίστοιχα εμφανίζονται στατιστικά στοιχεία για τον κάθε σταθμό. 108

112 Επιπλέων εμφανίζεται ένας πίνακας με όλες τις τιμές ανεξαρτήτως επιπέδου συναγερμού (Εικόνα 4.21). Εικόνα 4.21 Τα αποτελέσματα της εφαρμογής απεικόνισης ενδεχόμενων καταστάσεων συναγερμού, με σύγχρονη παράθεση στατιστικών στοιχείων και τιμών Εκτυπώσιμη Αναφορά Το σύστημα είναι σε θέση να ετοιμάζει αυτοματοποιημένα και σε πραγματικό χρόνο αναφορές για την κατάσταση που επικρατεί στην τοποθεσία που καλύπτει ο εκάστοτε τηλεμετρικός σταθμός (Εικόνα 4.22). Η αναφορά εμφανίζει την τοποθεσία και την κατάσταση κινδύνου στην οποία βρίσκεται η περιοχή σε συνδυασμό με το χάρτη της τρωτότητας την περιοχής σε περίπτωση πλημμύρας. Με πράσινο, κίτρινο και κόκκινο χρώμα εμφανίζονται οι περιοχές με χαμηλή, μέση και υψηλή τρωτότητα αντίστοιχα. Η σημειακή απεικόνιση του τηλεμετρικού σταθμού χρωματίζεται αντιστοίχως για να προσδιορίσει τον κίνδυνο πλημμύρας. Παράλληλα εμφανίζεται ένας πίνακας με την τελευταία μέτρηση που έχει πραγματοποιηθεί στον συγκεκριμένο σταθμό σε συνδυασμό με το χρονικό στίγμα αυτής. Τέλος ένας πίνακας εμφανίζει του σταθμού που βρίσκονται τοποθετημένοι στον ποταμό Στρυμόνα με μία σύντομη περιγραφή των χαρακτηριστικών τους. 109

113 Εικόνα 4.22 Η εκτυπώσιμη αναφορά του συστήματος 110

114 4.3 Εκτίμηση Κινδύνου Ρύπανσης Ποτάμιων Υδάτων Περιοχή Μελέτης Ο ποταμός Νέστος (Mesta) είναι ένας από τους διασυνοριακούς ποταμούς Ελλάδας- Βουλγαρίας. Πηγάζει από το όρος Ρίλα της Βουλγαρίας μεταξύ των οροσειρών Αίμου και Ροδόπης και ακολουθώντας πορεία νοτιοανατολική εισέρχεται στην Ελλάδα και εκβάλλει στο Θρακικό πέλαγος απέναντι από τη Ν. Θάσο. Η συνολική έκταση της λεκάνης απορροής (Εικόνα 4.23) του ποταμού είναι 6130 τ.χλμ., από τα οποία, τα 2429 τ.χλμ. (39.6 %) βρίσκονται στην Ελλάδα (Ανάπτυξη Συστημάτων και Εργαλείων διαχείρισης Υδατικών Πόρων, Υδατικών Διαμερισμάτων Δυτικής Μακεδονίας, Κεντρικής Μακεδονίας, Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης, 2007). Στην Ελλάδα, η λεκάνη απορροής του Νέστου διοικητικά υπάγεται στους νομούς Δράμας, Καβάλας και Ξάνθης και ο Νέστος διασχίζει μαιανδρίζοντας τους τρεις νομούς σε μήκος 134 χλμ., από τα συνολικά 234 χλμ., αποτελώντας το φυσικό όριο μεταξύ Μακεδονίας και Θράκης. Το έδαφος σχεδόν σε όλο το μήκος της λεκάνης απορροής είναι ορεινό, με εξαίρεση τη περιοχή της εκβολής του ποταμού, η οποία καταλαμβάνει έκταση 440 τ. χλμ. περίπου. Οι κυριότεροι παραπόταμοι του π. Νέστου, οι οποίοι βρίσκονται στο ορεινό τμήμα της λεκάνης του, είναι ο Δεσπάτης (μήκος 12 χλμ., έκταση λεκάνης 119 τ.χλμ.), ο Μπούσδας (μήκος 20 χλμ., έκταση λεκάνης 203 τ.χλμ.), το Διαβολόρεμα (μήκος 14 χλμ., έκταση λεκάνης 356 τ.χλμ.) και το Αρκουδόρεμα (μήκος 28 χλμ., έκταση λεκάνης 283 τ.χλμ.). Ο Νέστος εισέρχεται στην Ελλάδα με διεύθυνση ΒΔ ΝΑ που διατηρεί σε όλη την ορεινή διαδρομή μέχρι τη γέφυρα της Εθνικής Οδού Καβάλας Ξάνθης. Από εκεί παίρνει διεύθυνση Β Ν και αφού περάσει την πεδιάδα της Χρυσούπολης εκβάλλει στη θάλασσα απέναντι από τη Θάσο. To ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου παρουσιάζεται στην Εικόνα To συνολικό μήκος του ποταμού ανέρχεται σε 234 χλμ., εκ των οποίων τα 100 χλμ. βρίσκονται στο βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης απορροής και τα 134 χλμ. στο ελληνικό τμήμα. Για τα ύδατα του ποταμού Νέστου ισχύει η συμφωνία μεταξύ Ελλάδας και Βουλγαρίας, που κυρώθηκε με το Ν. 2402/1996 (ΦΕΚ Α 98). Το ύψος του δικαιώματος χρήσεως της Ελλάδας καθορίζεται σε ποσοστιαία βάση επί των υδάτων του Νέστου στο βουλγαρικό έδαφος, με βάση το σύνολο της μέσης φυσικής απορροής πολλών ετών ( ). Το ποσοστό αυτό καθορίζεται στο 29% (435 hm 3 /έτος) και προβλεπόταν να επικαιροποιηθεί από σχετική 111

115 επιτροπή το αργότερο σε τρία χρόνια από την έναρξη ισχύος της συμφωνίας, και να επικαιροποιείται κάθε επτά χρόνια, εκτός αν αποφασιστεί διαφορετικά. Η μέση ετήσια εισερχόμενη παροχή από τη Βουλγαρία κατά τα έτη 1980/81 έως 2000/01 ανήλθε σε 19,2 m 3 /s, ενώ στην έξοδό του υπολογίστηκε για το ίδιο χρονικό διάστημα σε 43,65 m 3 /s. Όσον αφορά στη διαχείριση των υδατικών πόρων της περιοχής μελέτης, ο Αρμόδιος φορέας που έχει την ευθύνη διαχείρισης της λεκάνης απορροής σε επίπεδο υδατικών πόρων είναι η Διεύθυνση Υδάτων της Περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας-Θράκης, σύμφωνα με τον Ν. 3199/2003 και την ΚΥΑ 47630/2005 (ΦΕΚ 1688/Β/ ) «Διάρθρωση της Διεύθυνσης Υδάτων της Περιφέρειας». Οι χρήσεις γης στην υδρολογική λεκάνη του ποταμού Νέστου κυριαρχούνται από τις φυσικές εκτάσεις που καταλαμβάνουν περίπου 60% της συνολικής έκτασης (εκ των οποίων 41% καλύπτονται από Δάση Πλατύφυλλων) και εκτείνονται στο κεντρικό και βόρειο, ορεινό τμήμα αυτής. Οι καλλιέργειες στη συγκεκριμένη περιοχή καταλαμβάνουν περίπου 17% της υδρολογικής λεκάνης και βρίσκονται στο νότιο-ανατολικό, πεδινό τμήμα αυτής. Τα μεταβατικά δάση και οι θαμνότοποι έχουν επίσης σημαντικό ποσοστό της συνολικής κάλυψης της υδρολογικής λεκάνης (13%), ενώ η αστική δόμηση και οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις καλύπτουν 0,62% και 0,10% της περιοχής μελέτης. Στη λεκάνη απορροής του Νέστου βρίσκονται συνολικά 212 κοινότητες, από τις οποίες οι 119 βρίσκονται στην Ελλάδα ( κάτοικοι) και οι 93 στη Βουλγαρία ( κάτοικοι). Συνεπώς, όσον αφορά στις κύριες χρήσεις νερού στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης απορροής του Νέστου είναι η ύδρευση, η άρδευση και η παραγωγή ενέργειας. Όλοι οι οικισμοί υδρεύονται από υπόγεια νερά. Οι ανάγκες για άρδευση ανέρχονται σε 350x10 6 m 3 (για το έτος 2002) (Πρωτόκολλο Παρακολούθησης, Διαχειριστική μελέτη λεκάνης απορροής Νέστου, 2007). Επίσης, στην περιοχή των Τοξοτών υπάρχει φράγμα για την αποθήκευση του νερού άρδευσης τους θερινούς μήνες, το οποίο τροφοδοτεί με αρδευτικό νερό την πεδιάδα του Δέλτα του π. Νέστου. Το φράγμα στους Τοξότες αποτελεί το πρώτο μεγάλο έργο αξιοποίησης των υδάτων του Νέστου και κατασκευάστηκε το Το φράγμα εκτρέπει τα ύδατα του Νέστου στα αρδευτικά δίκτυα των ΤΟΕΒ Χρυσούπολης και Χρυσοχωρίου έκτασης αντίστοιχα και στρεμμάτων αντίστοιχα, τα οποία εκτείνονται δυτικά του 112

116 Νέστου και σε αυτά του ΤΟΕΒ Θαλασσιάς - Κρεμαστής έκτασης στρεμμάτων, τα οποία εκτείνονται ανατολικά του Νέστου (Ανάπτυξη Συστημάτων και Εργαλείων διαχείρισης Υδατικών Πόρων, Υδατικών Διαμερισμάτων Δυτικής Μακεδονίας, Κεντρικής Μακεδονίας, Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης, 2007). Τα ανωτέρω δίκτυα που είναι πλήρη αποτελούνται από ανοικτές διώρυγες ή προκατασκευασμένες αύλακες για εφαρμογή επιφανειακής αρδεύσεως με βαρύτητα, καθώς και από πλήρη αποχετευτικά στραγγιστικά και αγροτικά οδικά δίκτυα. Ταυτόχρονα, στο πεδινό τμήμα του π. Νέστου, και ειδικότερα στην ανατολική όχθη της εκβολής του ποταμού, έχει ανορυχθεί και ένας σημαντικός αριθμός γεωτρήσεων εκμεταλλεύσεως, με αποτέλεσμα την εμφάνιση του φαινομένου της υφαλμύρινσης των υπόγειων παράκτιων υδροφορέων. Τα κύρια γεωργικά προϊόντα που καλλιεργούνται με τη χρήση του νερού του ποταμού είναι καλαμπόκι και βαμβάκι. Επιπλέον, στη περιοχή του Δέλτα, από την εκβολή του μέχρι και 17 χμ. προς τα ανάντη, έχουν αναπτυχθεί μία σειρά αντιπλημμυρικών έργων διευθετήσεως της κοίτης του π. Νέστου. Ως αποτέλεσμα των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και των χρήσεων γης στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου, συχνά παρατηρούνται φαινόμενα υποβάθμισης της ποιότητας των υδάτων του ποταμού που σχετίζονται με περιστατικά ρύπανσης. Εικόνα 4.23 Η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου 113

117 Το έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης, που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της διατριβής, αποτελείται από μία σειρά επιμέρους συστημάτων με τα αποτελέσματα του κάθε υποσυστήματος να βασίζεται σε μία κεντρική βάση δεδομένων τηλεμετρίας τα δεδομένα της οποίας παρέχονται σε πραγματικό χρόνο. Η πρόσβαση σε όλα τα υποσυστήματα είναι διαθέσιμη μέσω διαδικτύου με τη χρήση κοινού φυλλομετρητή (web browser). Σκοπός της εφαρμογής Στήριξης Απόφασης δεδομένων πραγματικού (real time) ή σχεδόν πραγματικού (near real-time) είναι η επεξεργασία τηλεμετρικών δεδομένων έτσι ώστε να παρέχεται στον τελικό χρήστη άμεση πληροφόρηση σε μορφή κατανοητή και επεξεργασμένη με σκοπό τη στήριξη λήψης αποφάσεων. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτός ο στόχος μια σειρά διαδικασιών (Σχ. 4.2) λαμβάνουν χώρο ως εξής: 1. Απασφαλμάτωση των δεδομένων της τηλεμετρίας ώστε να αποφευχθούν τυχών λανθασμένες ή μη έγκυρες τιμές αποφεύγοντας έτσι τη λήψη εσφαλμένης απόφασης. 2. Εισαγωγή των δεδομένων σε μία συμβατή βάση δεδομένων με σκοπό την περαιτέρω επεξεργασία τους και τη δυνατότητα λήψης ιστορικού. 3. Συγχώνευση περιγραφικών δεδομένων (μετρήσεις σταθμών) με χωρικά δεδομένα (θέσεις σταθμών) έτσι ώστε να παράγονται αποτελέσματα άμεσα επεξεργάσιμα από λογισμικά Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. 4. Εφαρμογή του αλγόριθμου στήριξης απόφασης και τροφοδοσία των αποτελεσμάτων στη διεπαφή χρήστη αλλά και στη βάση δεδομένων για μελλοντική χρήση. 114

118 Τηλεμετρία Απασφαλμάτωση Βάση Δεδομένων Περιγραφικά Δεδομένα Χωρικά Δεδομένα Αλγόριθμος Στήριξης Απόφασης Διεπαφή Χρήστη Desktοp Internet Web GIS Εκτύπωση Σχήμα 4.2: Διάγραμμα ροής του Συστήματος Στήριξης Αποφάσεων για την εκτίμηση ποτάμιας ρύπανσης. Αναλυτικότερα,, το σύστημα αποτελείται από τα εξής υποσυστήματα: 5. Σύστημα οπτικοποίησης της έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης μέσω γραφημάτων και κειμένου 6. Εφαρμογή αναζήτησης ιστορικού δεδομένων έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης 115

119 Εικόνα 4.24 Ο χάρτης απεικόνισης συμβάντος κινδύνου ρύπανσης (κίτρινο χρώμα) Τα αποτελέσματα του Συστήματος Στήριξης Αποφάσεων παρουσιάζονται με διαδραστικό οπτικό τρόπο μέσω μιας διαδικτυακής εφαρμογής Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Ένα σημείο στο χάρτη προσδιορίζει τη θέση του σταθμού ενώ παράλληλα η χρωματική απεικόνιση προσδιορίζει το επίπεδο του πιθανού συναγερμού σε πενταβάθμια κλίμακα. Το πράσινο χρώμα αντιπροσωπεύει πολύ χαμηλό κίνδυνο ρύπανσης, το ανοιχτό πράσινο χαμηλό κίνδυνο, το κίτρινο μέσο κίνδυνο, το πορτοκαλί υψηλό κίνδυνο ενώ το κόκκινο πολύ υψηλό κίνδυνο ρύπανσης. Με την ίδια χρωματική κλίμακα απεικονίζονται και τα υδάτινα σώματα στα οποία αναφέρεται ο κίνδυνος ρύπανσης. Ένας πίνακας αναφοράς (Εικόνα 4.25) περιγράφει την προαναφερθείσα κλίμακα μέσο ενός πρόσθετου εργαλείου στη διαδικτυακή εφαρμογή προς πληροφόρηση του χρήστη. Το ίδιο εργαλείο επιτρέπει στον χρήστη να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει τα παρεχόμενα χωρικά επίπεδα πληροφορίας. 116

120 Εικόνα 4.25 Τα περιεχόμενα και το υπόμνημα του χάρτη Χρησιμοποιώντας το εργαλείο «ταυτοποίησης» (Εικόνα 4.26) ο χρήστης μπορεί επιλέξει έναν τηλεμετρικό σταθμό ή ένα υδάτινο σώμα και να εξάγει τα δεδομένα που αφορούν στην επιλογή του. Η παρεχόμενη πληροφορία απαρτίζεται από: Την κατάσταση του σταθμού τη δεδομένη χρονική στιγμή (είναι σε λειτουργία ή όχι) Το επίπεδο κινδύνου ρύπανσης Την χρονική αναφορά της παρατήρησης Πρόσβαση σε σύνδεσμο (link) ιστορικού του κινδύνου ρύπανσης του εκάστοτε σταθμού. 117

121 Εικόνα 4.26 Το εργαλείο ταυτοποίησης τηλεμετρικού σταθμού ή υδάτινου σώματος για την μελέτη των δεδομένων Η εφαρμογή «Ιστορικού Δεδομένων» ανοίγει σε ξεχωριστό παράθυρο και επιτρέπει στον χρήστη να επιλέξει δεδομένα σε καθορισμένη χρονική περίοδο (Εικόνα 4.27). Ο χρήστης επιλέγει τις ημερομηνίες ενδιαφέροντος και με αυτοματοποιημένο τρόπο παρουσιάζονται τα δεδομένα υπό μορφή πινάκων και γραφημάτων (Εικόνα 4.28). Εικόνα 4.27 Επιλογή εύρους ημερομηνιών των συμβάντων ρύπανσης 118

122 Ένας πίνακας και ένα γράφημα δημιουργούνται αυτοματοποιημένα για κάθε σταθμό. Το γράφημα απεικονίζει το κίνδυνο ρύπανσης στον άξονα των ψ, ενώ ο άξονας των χ αντιπροσωπεύει τον χρόνο. Η πληροφορία παρέχεται και υπό τη μορφή πίνακα. Εικόνα 4.28 Απεικόνιση ιστορικών δεδομένων των συμβάντων ρύπανσης Παράλληλα, όπως και στην περίπτωση του συστήματος για την εκτίμηση κινδύνου πλημμύρας, το σύστημα δημιουργεί αυτοματοποιημένες αναφορές, σε εκτυπώσιμη μορφή, όπου παρουσιάζονται σε μορφή χαρτών, γραφημάτων και πινάκων η τελευταίες εκτιμήσεις του συστήματος (Εικόνα 4.29). 119

123 Εικόνα 4.29 εκτυπώσιμη αναφορά του συστήματος 120

124 4.4 Ενοποιημένο σύστημα στήριξης αποφάσεων για την εκτίμηση περιβαλλοντικών κινδύνων. Προκειμένου να επιτευχθεί η δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος στήριξης αποφάσεων για την εκτίμηση περιβαλλοντικών κινδύνων δημιουργήθηκε μία διαδικτυακή πλατφόρμα γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών η οποία ενσωματώνει τα αποτελέσματα των τριών επιμέρους συστημάτων. Η χρήση των σύγχρονων εργαλείων δημιουργίας διαδικτυακών γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών επιτρέπουν την ανάπτυξη διαδραστικών συστημάτων με δυναμικό περιεχόμενο και πρόσβαση σε δεδομένα πραγματικού χρόνου όπως τα δεδομένα που προέρχονται από τηλεμετρικούς σταθμούς. Παράλληλα επιτρέπουν την δυναμική επεξεργασία των δεδομένων επιτρέποντας την έκδοση συναγερμών και δελτίων επικινδυνότητας σε πραγματικό χρόνο μέσα από ένα φιλικό προς τον χρήστη γραφικό περιβάλλον. Μία καινοτομία του παρόντος συστήματος έγκειται στη συγχώνευση δεδομένων πολλαπλών πηγών όπως είναι η τηλεμετρία, η τηλεπισκόπηση, οι επιτόπιες παρατηρήσεις και οι χημικές αναλύσεις και στην αξιοποίηση των δεδομένων αυτών σε χωρικό επίπεδο σε ένα δυναμικό περιβάλλον το οποίο μεταβάλλεται σε σχεδόν πραγματικό χρόνο. Το σύστημα τροφοδοτείται από πολλαπλά επίπεδα πληροφοριών, υπολογίζει δυναμικά τους περιβαλλοντικούς κινδύνους και πυροδοτεί συναγερμούς σε περιπτώσεις που ανιχνευθούν συμβάντα που παραπέμπουν στον κίνδυνο πλημμύρας η ποτάμιας ρύπανσης Περιβάλλον εφαρμογής Η εφαρμογή είναι προσβάσιμη από οποιοδήποτε φυλλομετρητή διαδικτύου (internet browser) χωρίς να απαιτείται η εγκατάσταση πρόσθετου λογισμικού. Το κεντρικό μενού της εφαρμογής (Εικόνα 4.30) παρέχει πρόσβαση στις επιμέρους λειτουργίες της εφαρμογής. Το μενού απαρτίζεται από τέσσερεις κατηγορίες επιλογών: 1. Εργαλεία, 2. Πλοήγηση στον χάρτη, 3. Επιλογές χαρτογραφικού υπόβαθρου και 4. Μενού βοήθειας. 121

125 Εικόνα 4.30 Το κεντρικό μενού της εφαρμογής Το εργαλείο «πλοήγησης» στον χάρτη (Εικόνα 4.31) προσφέρει τις παρακάτω λειτουργίες: Pan (προεπιλεγμένη λειτουργία) το εργαλείο pan χρησιμοποιείται για τη μετακίνηση του χάρτη προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Zoom-In Μεγέθυνση του χάρτη. Zoom-Out Σμίκρυνση του χάρτη. Identify Χρησιμοποιείται για την εξαγωγή των μεταδεδόμενων και πληροφοριών από τον χάρτη. Εικόνα 4.31 Εργαλείο Πλοήγησης 122

126 Το εικονίδιο αλλαγής χάρτη υποβάθρου (Base map) αλλάζει το χαρτογραφικό υπόβαθρο της εφαρμογής (Εικόνα 4.32). Τρείς επιλογές είναι διαθέσιμες: χάρτης οδικού δικτύου, δορυφορική εικόνα (Bing maps) και υβριδικός χάρτης (συνδυασμός δορυφορικής εικόνας με ετικέτες). Εικόνα 4.32 Εργαλείο αλλαγής χάρτη υποβάθρου Το μενού βοήθειας (Εικόνα 4.33) παρέχει πληροφορίες για την εφαρμογή καθώς και ένα εγχειρίδιο χρήσης. Εικόνα 4.33 το μενού βοήθειας 123

127 Χρήση του εργαλείου πλοήγησης του χάρτη (map navigator) 1) Μετακίνηση του χάρτη προς τον Βορά 2) Μετακίνηση του χάρτη προς τα Δυτικά 3) Μετακίνηση του χάρτη προς τα Ανατολικά 4) Μετακίνηση του χάρτη προς το Νότο 5) Περιστροφή του χάρτη. 6) Περιστροφή του χάρτη. 7) Επαναφορά της κλίσης του χάρτη 8) Επαναφορά στην προηγούμενη μεγέθυνση 9) Μετακίνηση στην επόμενη μεγέθυνση 10) Πλήρης μεγέθυνση του χάρτη 11) Μεγέθυνση του χάρτη 12) Σμίκρυνση του χάρτη 13) Επιλογή συγκεκριμένης μεγέθυνσης του χάρτη 14) ) Επιλογή συγκεκριμένης μεγέθυνσης του χάρτη Εικόνα 4.34 Eργαλείο πλοήγησης του χάρτη Χρήση του εργαλείου μέτρησης αποστάσεων Το εργαλείο μέτρησης αποστάσεων (Εικόνα 4.35) προσφέρει τρείς επιλογές: 1) Μέτρηση γραμμικής απόστασης 2) Μέτρηση περιφέρειας και εμβαδού μιας περιοχής 3) Εντοπισμός συντεταγμένων ενός σημείου Ο χρήστης μπορεί να επιλέξει τη μονάδα μέτρησης που επιθυμεί. Μπορεί επίσης να επιλέξει την εμφάνιση των αποτελεσμάτων στην οθόνη της εφαρμογής ή και πάνω στον χάρτη. 124

128 Εικόνα 4.35 Το εργαλείο μέτρησης αποστάσεων Εργαλείο προσθήκης σχολίου Σημαντική δυνατότητα της εφαρμογής αποτελεί η δυνατότητα του χρήστη να προσθέσει κάποιο σχόλιο πάνω στον χάρτη (Εικόνα 4.26). Το σχόλιο αποτελείται από την ημερομηνία, τα στοιχεία του χρήστη που προσθέτει το σχόλιο, το κείμενο του σχόλιου αλλά και τη δυνατότητα επισύναψης πολυμέσων (εικόνα, βίντεο, ήχος). Εικόνα 4.36 Εργαλείο προσθήκης σχολίου 125

129 Εργαλείο εκτυπώσεων Η εφαρμογή παρέχει στον χρήστη τη δυνατότητα δημιουργίας εξατομικευμένων εκτυπώσεων (Εικόνα 4.37). Ο χρήστης μπορεί να παραμετροποιήσει τον χάρτη και στη συνέχεια να εκτυπώσει τον χάρτη προσθέτοντας αυτόματα το υπόμνημα. Εικόνα 4.37 Εργαλείο εκτυπώσεων 126

130 5 Συμπεράσματα 5.1 Γενικά Στα προηγούμενα κεφάλαια παρουσιάστηκε η μεθοδολογία ανάπτυξης και η λειτουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος στήριξης αποφάσεων για την εκτίμηση περιβαλλοντικών κινδύνων. Το Σύστημα αποτελείται από τρία επιμέρους υποσυστήματα για την εκτίμηση κινδύνου ερημοποίησης, πλημμύρας και ποτάμιας ρύπανσης και ολοκληρώθηκε με τη δημιουργία μιας κοινής διαδραστικής πλατφόρμας ενοποίησης των δεδομένων και των τριών συστημάτων (Εικόνα 5.1). Εικόνα 5.1 Η αρχιτεκτονική του Συστήματος Σε ότι αφορά στην εκτίμηση κινδύνου ερημοποίησης χρησιμοποιήθηκε η πολυκριτηριακή μέθοδος της Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας, αξιοποιήθηκαν δεδομένα πολλαπλών επιπέδων, λήφθηκαν υπόψη οι ιδιαιτερότητες της κάθε περιοχής αλλά και συμπεριλήφθηκε η γνωμοδότηση των εμπειρογνωμόνων. Το συγκεκριμένο υποσύστημα επέδειξε την μεγαλύτερη πολυπλοκότητα σε ότι αφορά την ποικιλομορφία αλλά και το πλήθος των κριτηρίων που κλήθηκαν να διαμορφώσουν την τελική απόφαση. Πάραυτα η σχετικά αργή εξέλιξη του φαινομένου της ερημοποίησης δεν επιβάλλει την πραγματοποίηση αναλύσεων 127