Μαρία Ν. Σκιαδά & Γιώργος Ν. Φώτης

Transcript

1 «Υπολογιστική προσομοίωση της μελλοντικής αστικής επέκτασης με χρήση Κυψελοειδών Αυτομάτων και GIS: Εφαρμογή του υποδείγματος SLEUΤH στην ανατολική Αττική» Μαρία Ν. Σκιαδά & Γιώργος Ν. Φώτης Τομέας Γεωγραφίας και Περιφερειακού Σχεδιασμού Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 15 Οκτωβρίου 2017, Αθήνα

2 ΔΟΜΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Καθορισμός Στόχου Αστική Διάχυση Μοντέλα Αστικής Ανάπτυξης Περιοχή μελέτης Μεθοδολογική Προσέγγιση Αποτελέσματα Συμπεράσματα

3 ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΣΤΟΧΟΥ Μελέτη της αστικής διάχυσης στην ανατολική Αττική Μοντελοποίηση και πρόγνωση της ανάπτυξης δύο αστικών τύπων στην περιοχή μελέτης Ανάπτυξη μεθοδολογίας ικανής να διαχειρίζεται διαφορετικούς τύπους αστικότητας

4 ΑΣΤΙΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗ (1/4) Ορισμός Αστικής Διάχυσης Απλωμένη, Ένα Χαμηλής Ένα μοτίβο Η διαδικασία Η πρότυπο διάχυση πυκνότητας χαμηλής χρήσης αστικής της αναγνωρίζεται σε πυκνότητας εξάπλωσης μια ανάπτυξη και αστική μητροπολιτικής ως ανάπτυξη πέραν του περιοχή, ο αστικού συνδυασμός των το πέραν υπηρεσιών ανάπτυξης οποίο ιστού των τριών παρουσιάζει και ορίων και της που της της υπερβολικής πόλης, απασχόλησης χαρακτηριστικών: αναφέρεται χαμηλά όπου επίπεδα χρήσης οι με σε κάτοικοι ξεχωριστές χαμηλής κάποιου 1. του Μη εξαρτώνται ανοικτού συνεχής, πυκνότητας, συνδυασμού περιοχές χώρου σποραδική από για εξαρτημένη το οχτώ από κάθε αυτοκίνητο μη ξεχωριστών ανάπτυξη, χρήση οργανωμένη, από γης για το 2. και τις μετακινήσεις, αυτοκίνητο, Γραμμική ασθενώς κατευθύνσεων: εμπορική απαραίτητη συμπυκνωμένη αποκλειστικά καθώς κατοικούν ανάπυξη, πυκνότητα, νέων χρήση επέκταση 3. μακριά συγκροτημάτων Μεγάλες συνέχεια, του του αυτοκινήτου. από αστικού επεκτάσεις την συγκέντρωση, εργασία στις ιστού χαμηλής παρυφές τους, στις τα πυκνότητας καταστήματα, ομαδοποίηση, των υφιστάμενων ή αποκλειστικής κεντρικότητα, τα σχολεία, εγκαταστάσεων, παρυφές χρήσης πυρηνικότητα, εργαστήρια αυτού. εγκαταστάσεων, συχνά και περιμετρικά μίξη τους χρήσεων χώρους καθώς μιας γης για και από δείκτες όπως παρηκμασμένης χαμηλή και αναψυχή. εγγύτητα. προσβασιμότητα πόλης. και η έλλειψη λειτουργικών ανοικτών χώρων. Αστική διάχυση ειναι η υπερβολική χωρική ανάπτυξη των πόλεων (Brueckner, 2000) = οι πόλεις μεγαλώνουν πολύ περισσότερο από όσο μπορεί να θεωρηθεί αποδεκτό/λογικό = η ανάπτυξη των πόλεων πρέπει να συμβαίνει πιο συγκεντρωμένα και συνεκτικά

5 ΑΣΤΙΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗ (2/4) Αιτίες Αστικής Διάχυσης Κοινωνία Οικονομία Αύξηση πληθυσμού Ποιότητα ζωής Οικονομική ανάπτυξη Αγορά ακινήτων Μεταφορές Χρήση Ι.Χ. αυτοκινήτου Διαθεσιμότητα οδικού δικτύου Διακυβέρνηση Αδύναμος αστικός σχεδιασμός Έλλειψη συντονισμού

6 ΑΣΤΙΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗ (3/4) Συνέπειες Αστικής Διάχυσης Διασπάθιση φυσικών πόρων Κοινωνία Περιβάλλον Κοινωνικός διχασμός Απώλεια ευαίσθητων περιοχών Κόστος επέκτασης αστικών υποδομών Αύξηση δαπανών για μετακινήσεις Οικονομία

7 ΜΟΝΤΕΛΑ ΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (1/1) Μοντέλα Αστικής Ανάπτυξης Μοντέλα Κυψελοειδών Αυτόματων Μοντέλο SLEUTH GIS

8 ΜΟΝΤΕΛΑ ΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (1/1) Μοντέλα Αστικής Ανάπτυξης Μοντέλα Κυψελεοιδών Αυτόματων υπολογιστικές προσομοιώσεις του τρόπου λειτουργίας των αστικών συστημάτων, που επεξηγούν τη θεωρία με έναν ελεγχόμενο και κατανοητό τρόπο Μοντέλο SLEUTH GIS αποκαλύπτουν τη δομή και τους μηχανισμούς των συστημάτων που αναπαριστούν (μοντελοποίηση) παρέχουν εκτιμήσεις για τη μελλοντική εξέλιξή τους (πρόβλεψη)

9 ΜΟΝΤΕΛΑ ΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (1/1) Μοντέλα Αστικής Ανάπτυξης Μοντέλα Κυψελοειδών Αυτόματων Μοντέλο SLEUTH απλά αστικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση πολύπλοκων συστημάτων. Η ονομασία τους υποδηλώνει ότι: αποτελούνται από κελιά ή ένα πλέγμα κελιών (cells) εξελίσσονται GIS σύμφωνα με έναν απλό κανόνα μετάβασης/αυτόματα

10 ΜΟΝΤΕΛΑ ΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (1/1) Μοντέλα Αστικής Ανάπτυξης Μοντέλα Κυψελοειδών Αυτόματων Μοντέλο SLEUTH Clarke, NASA (1991) San Francisco (1997) Porto & Lisbon (2002) προσομοιώνει GIS την αστική διάχυση βάσει συγκεκριμένων παραμέτρων

11 ΜΟΝΤΕΛΑ ΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (1/1) Μοντέλα Αστικής Ανάπτυξης Μοντέλα Κυψελοειδών Αυτόματων Μοντέλο SLEUTH GIS επιχειρείται η ενσωμάτωση τους στην αστική μοντελοποίηση, με τη συνεχή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ αστικών μοντέλων και GIS, δεδομένου των δυνατοτήτων για χωρική ανάλυση

12 ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ (1/1) Δήμος Π.Ε. Ανατολικής Αττικής Πληθυσμός 2011 (κάτοικοι) Ποσοστό (%) ΔΗΜΟΣ ΑΧΑΡΝΩΝ % ΔΗΜΟΣ ΒΑΡΗΣ - ΒΟΥΛΑΣ % ΒΟΥΛΙΑΓΜΕΝΗΣ ΔΗΜΟΣ ΔΙΟΝΥΣΟΥ % ΔΗΜΟΣ ΚΡΩΠΙΑΣ % ΔΗΜΟΣ ΛΑΥΡΕΩΤΙΚΗΣ % ΔΗΜΟΣ ΜΑΡΑΘΩΝΟΣ % ΔΗΜΟΣ ΜΑΡΚΟΠΟΥΛΟΥ % ΜΕΣΟΓΑΙΑΣ ΔΗΜΟΣ ΠΑΙΑΝΙΑΣ % ΔΗΜΟΣ ΠΑΛΛΗΝΗΣ % +39% ΔΗΜΟΣ ΡΑΦΗΝΑΣ % ΠΙΚΕΡΜΙΟΥ +30% ΔΗΜΟΣ % ΣΑΡΩΝΙΚΟΥ ΔΗΜΟΣ ΣΠΑΤΩΝ - ΑΡΤΕΜΙΔΟΣ % ΔΗΜΟΣ ΩΡΩΠΟΥ % Π.Ε. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΑΤΤΙΚΗΣ

13 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ(1/8)

14 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (2/8) Συλλογή Πρωτογενών Δεδομένων Τοπογραφική Κλίση Σκίαση Αναγλύφου Εξαιρούμενες Περιοχές

15 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (3/8) Συλλογή Πρωτογενών Δεδομένων Οδικό Δίκτυο

16 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (4/8) Συλλογή Πρωτογενών Δεδομένων Αστική Γη (Πυκνή Αστική Δόμηση)

17 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (5/8) Συλλογή Πρωτογενών Δεδομένων Αστική Γη (Αραιή Αστική Δόμηση)

18 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (6/8) Συλλογή Πρωτογενών Δεδομένων Αστική Γη (Ενιαία Αστική Δόμηση)

19 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (7/8) Βαθμονόμηση Μοντέλου Στόχος: η εύρεση εκείνου του συνδυασμού παραμέτρων ελέγχου, που οδηγεί σε εκτέλεση του μοντέλου που προσομοιώνει πιστότερα την πραγματικότητα Diffusion (διάχυση): επηρεάζει την αυθόρμητη ανάπτυξη Breed (αναπαραγωγή): επηρεάζει την εμφάνιση νέων κέντρων εξάπλωσης Spread (εξάπλωση): επηρεάζει την ανάπτυξη από υπάρχοντα αστικά κέντρα Slope (κλίση): είναι αντιστρόφως ανάλογη της αστικοποίησης Road gravity (βαρύτητα οδικού δικτύου): υπολογίζει την απόσταση για την οποία ένα εικονοστοιχείο του οδικού δικτύου θα οδηγήσει στη δημιουργία ενός αστικού εικονοστοιχείου

20 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (8/8) Πρόγνωση Μοντέλου Στόχος: η προβολή των ιστορικών τάσεων στο μέλλον, αξιοποιώντας το βέλτιστο συνδυασμό παραμέτρων ελέγχου που προέκυψαν από τη βαθμονόμηση εκτίμηση μελλοντικής αστικής ανάπτυξης Χρονική περίοδος πρόβλεψης: Παράγωγα αρχεία: εικόνες για κάθε έτος της περιόδου πρόβλεψης, στις οποίες το κάθε pixel έχει συγκεκριμένο χρώμα, ανάλογα με την πιθανότητα αστικοποίησής του

21 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (1/15) Αποτελέσματα Βαθμονόμησης Παράμετρος Πυκνή Αστική Δόμηση Αραιή Αστική Δόμηση Ενιαία Αστική Δόμηση Diffusion Spread Breed Slope Road Gravity

22 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (2/15) Αποτελέσματα Πρόγνωσης Πυκνή Αστική Δόμηση

23 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (3/15) Αποτελέσματα Πρόγνωσης Πυκνή Αστική Δόμηση Πυκνή Αστική Δόμηση Πιθανότητες αστικοποίησης (%) Πλήθος pixel Έκταση (στρέμματα) 1%-10% ,4 11%-20% ,1 21%-30% ,3 31%-40% ,5 41%-50% ,9 51%-60% ,5 61%-70% ,3 71%-80% ,8 81%-90% ,5 91%-100% ,7

24 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (4/15) Αποτελέσματα Πρόγνωσης Αραιή Αστική Δόμηση

25 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (5/15) Αποτελέσματα Πρόγνωσης Αραιή Αστική Δόμηση Αραιή Αστική Δόμηση Πιθανότητες αστικοποίησης (%) Πλήθος pixel Έκταση (στρέμματα) 1%-10% ,8 11%-20% ,8 21%-30% ,7 31%-40% ,5 41%-50% %-60% ,5 61%-70% %-80% ,7 81%-90% ,8 91%-100%

26 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (6/15) Σύνθεση Προβλέψεων Αλληλεπίθεση προβλέψεων πυκνής και αραιής αστικής δόμησης & Υπολογισμός αποτελέσματος

27 81%-90% 51%-60% Πρόβλεψη Πυκνής Πρόβλεψη Αραιής Σύνθεση Προβλέψεων

28 81%-90% 51%-60% Πρόβλεψη Πυκνής Πρόβλεψη Αραιής Σύνθεση Προβλέψεων

29 81%-90% 51%-60% Πρόβλεψη Πυκνής Πρόβλεψη Αραιής Σύνθεση Προβλέψεων

30 81%-90% 51%-60% Πρόβλεψη Πυκνής Πρόβλεψη Αραιής 81%-90% Σύνθεση Προβλέψεων

31 81%-90% 51%-60% Πρόβλεψη Πυκνής Πρόβλεψη Αραιής 81%-90% Σύνθεση Προβλέψεων

32 51%-60% Πρόβλεψη Πυκνής Πρόβλεψη Αραιής 81%-90% Σύνθεση Προβλέψεων

33 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (7/15) Σύνθεση Προβλέψεων Γέρακας, Γλυκά Πυκνή Νερά, Αστική Δόμηση Παλλήνη: Αραιή Αστική έντονη Δόμηση πυκνή αστική δόμηση Πιθανότητες αστικοποίησης (%) Πλήθος pixel Έκταση (στρέμματα) Πλήθος pixel Αχαρνές, Διόνυσος: πυκνή αστική δόμηση Έκταση (στρέμματα) 1%-10% ,9 11%-20% %-30% ,7 Παιανία, Κορωπί, Μαρκόπουλο: ηπιότερες τάσεις διάχυσης πυκνής αστικής δόμησης 31%-40% ,5 41%-50% ,8 51%-60% %-70% ,9 71%-80% ,6 Παραλιακά τμήματα Αρτέμιδος, Μαραθώνα, Νέας Μάκρης, 81%-90% ,5 91%-100% ,4 Σύνολο Ποσοστό Λαυρεωτικής: στο σύνολο ζώνη 45,24% αραιής αστικής 54,76% της πρόβλεψης (%) δόμησης

34 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (8/15) Σύνθεση Προβλέψεων Σύνθεση Αραιής & Πυκνής Αστικής Δόμησης Μη αστικό 2016 (πλήθος pixel) Έκταση (στρέμματα) Μη αστικό 2036 (πλήθος pixel) Έκταση (στρέμματα) Μεταβολή (%) , ,4%

35 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (9/15) Σύνθεση Προβλέψεων Αραιή (2016) Πυκνή (2036) Πλήθος pixel Έκταση (στρέμματα) Σύνολο ,3 1%-10% Πυκνή Αστική Δόμηση ,8 11%-20% Πυκνή Αστική Δόμηση ,9 21%-30% Πυκνή Αστική Δόμηση ,1 31%-40% Πυκνή Αστική Δόμηση ,3 41%-50% Πυκνή Αστική Δόμηση %-60% Πυκνή Αστική Δόμηση ,5 61%-70% Πυκνή Αστική Δόμηση ,5 71%-80% Πυκνή Αστική Δόμηση ,2 81%-90% Πυκνή Αστική Δόμηση ,6 91%-100% Πυκνή Αστική Δόμηση ,4

36 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (10/15) Αποτελέσματα Πρόγνωσης Ενιαία Αστική Δόμηση Ενιαία Αστική Δόμηση Πιθανότητες αστικοποίησης (%) Πλήθος pixel Έκταση (στρέμματα) 1%-10% ,6 11%-20% ,2 21%-30% ,2 31%-40% ,9 41%-50% ,9 51%-60% ,6 61%-70% ,3 71%-80% ,5 81%-90% ,5 91%-100% ,1

37 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (11/15) Αποτελέσματα Πρόγνωσης Ενιαία Αστική Δόμηση Ενιαία Αστική Δόμηση Μη αστικό 2016 (πλήθος pixel) Έκταση (στρέμματα) Μη αστικό 2036 (πλήθος pixel) Έκταση (στρέμματα) Μεταβολή (%) , % Σύνθεση Αραιής & Πυκνής Αστικής Δόμησης Μη αστικό 2016 (πλήθος pixel) Έκταση (στρέμματα) Μη αστικό 2036 (πλήθος pixel) Έκταση (στρέμματα) Μεταβολή (%) , ,4%

38 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (12/15) Σύγκριση Αποτελεσμάτων Σύνθεσης Προβλέψεων & Ενιαίας Πρόβλεψης

39 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (13/15) Χωρικό Πρότυπο Κοινής Πρόβλεψης

40 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (14/15) Χωρικό Πρότυπο Επιπλέον Πρόβλεψης (Ενιαία Πρόβλεψη)

41 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ (15/15) Χωρικό Πρότυπο Επιπλέον Πρόβλεψης (Σύνθεση Προβλέψεων)

42 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ (1/2) Κυψελοειδή Αυτόματα GIS Μεθοδολογία η δομή μορφής καννάβου είναι ίδια με εκείνη των τηλεπισκοπικών και γεωγραφικών δεδομένων επιτυχής η σύνδεση τους με τα γεωγραφικά και τηλεπισκοπικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν το μοντέλο SLEUTH ανταποκρίθηκε ικανοποιητικά στις απαιτήσεις της συγκεκριμένης μελέτης & συνδυάστηκε επιτυχώς με τα GIS προεπεξεργασία δεδομένων εισόδου στο μοντέλο, προκειμένου να αποκτήσουν κατάλληλη μορφή ικανά προς χρήση από το SLEUTH οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων του μοντέλου & δυνατότητες για περαιτέρω χωρική ανάλυση σύνθεση χαρτών πρόγνωσης της μελλοντικής αστικής ανάπτυξης σύνθεση των εξαγόμενων αποτελεσμάτων του SLEUTH, ώστε να προκύψει ένα αποτέλεσμα που απεικονίζει ταυτόχρονα: πυκνή αστική κάλυψη, αραιή αστική κάλυψη και μη αστικό χώρο σύγκριση αποτελέσματος σύνθεσης προβλέψεων με αποτελέσματα του μοντέλου SLEUTH για την ενιαία αστική δόμηση διαπιστώθηκε η πιστότητα της σύνθεσης & διερευνήθηκαν τα χωρικά πρότυπα των αποκλίσεων

43 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ (2/2) Μεθοδολογία τα Κυψελοειδή Αυτόματα αποδείχθηκαν ιδιαίτερα χρήσιμα στην προσέγγιση του φαινομένου της αστικής εξάπλωσης (μοντελοποίηση & πρόβλεψη), ενώ τα GIS διαδραμάτισαν καθοριστικό ρόλο σε όλα τα στάδια, αναδεικνύοντας έτσι τα οφέλη που μπορούν να αποκομιστούν από τη συνδυαστική χρήση τους Επίτευξη στόχου παραγωγή των ζητούμενων χαρτών, με τις περιοχές που πιθανολογείται να μετατραπούν σε περιοχές πυκνής ή αραιής αστικής δόμησης, με τις αντίστοιχες πιθανότητες αστικοποίησης σε κάθε περίπτωση

44 Ευχαριστώ πολύ για την προσοχή σας!