Απόδοση θεματικών δεδομένων

Transcript

1 Απόδοση θεματικών δεδομένων Ποιοτικές διαφοροποιήσεις Σημειακά Γραμμικά Επιφανειακά Ποσοτικές διαφοροποιήσεις Ειδικές θεματικές απεικονίσεις Δασυμετρική Ισαριθμική Πλάγιες όψεις Χαρτόγραμμα Χάρτης κουκίδων Συσχέτιση γεωγραφικών φαινομένων

2 Ταξινόμηση ειδικών θεματικών απεικονίσεων Ισαριθμική απεικόνιση Συνεχής στατιστική επιφάνεια ΕΞΟΜΑΛΥΣΜΕΝΑ Συνεχή τρισδιάστατα χωρικά φαινόμενα/οντότητες ΜΗ ΕΞΟΜΑΛΥΣΜΕΝΑ Χωροπληθής απεικόνιση/δασυμετρική Βαθμωτή στατιστική επιφάνεια

3 Ισαριθμική απεικόνιση - Συνεχής στατιστική επιφάνεια 1. Όταν τα θεματικά δεδομένα αναφέρονται σε σημεία (π.χ. σταθμοί μέτρησης) 2. Όταν τα θεματικά δεδομένα καταγράφουν ένα τρισδιάστατο ποσοτικό χωρικό φαινόμενο 3. Όταν το χωρικό φαινόμενο είναι συνεχές στο γεωγραφικό χώρο και εμφανίζει εξομαλυσμένες μεταβολές (π.χ., θερμοκρασία, πυκνότητα πληθυσμού Μικρός αριθμός δεδομένων-μετρήσεων Συλλογή δεδομένων-μετρήσεων σε κατάλληλες θέσεις Ομογενοποίηση δεδομένων-μετρήσεων (χρόνος, παρατηρητής, όργανο κλπ.)

4 Ισαριθμική απεικόνιση ΠΟΤΕ? Για την απεικόνιση της επιφάνειας ενός πραγματικού ή ενός αφηρημένου τρισδιάστατου φαινομένου: Ποσοτικά γραμμικά σύμβολα: ισαριθμικές καμπύλες Βασίζονται στην έννοια της επιφάνειας = το ανώτερο επίπεδο (κέλυφος) ενός τρισδιάστατου φαινομένου Πραγματικό φαινόμενο (π.χ., ανάγλυφο): η 3 η διάσταση υπάρχει Αφηρημένο φαινόμενο (π.χ., θερμοκρασία): υπόθεση της 3 ης διάστασης Η πιο δύσκολη εννοιολογικά Απαιτεί από τον αναγνώστη τρισδιάστατη σκέψη για την κατανόησή της

5 Η ανάπτυξη ενός ισαριθμικού χάρτη 1. Τα σημεία ανυψώνονται (υποθετικά καρφιά) με ύψος ανάλογο των τιμών του φαινομένου που αναπαριστούν 2. Η σύνδεση των κορυφών των καρφιών σχηματίζει μια τρισδιάστατη επιφάνεια 4. Τα ίχνη των τομών των επιπέδων με την τρισδιάστατη επιφάνεια διαμορφώνουν τις ισαριθμικές καμπύλες 3. Υποθετικά επίπεδα διαπερνούν την τρισδιάστατη επιφάνεια ισοδιάσταση

6 Η ανάπτυξη ενός ισαριθμικού χάρτη Μεταφορά της γνώσης για την κατανόηση του ανάγλυφου από χάρτες στην απεικόνιση αφηρημένων τρισδιάστατων χωρικών φαινομένων Ισαριθμική καμπύλη Ο γεωμετρικός τόπος των σημείων που το χωρικό φαινόμενο έχει την ίδια τιμή Ισοδιάσταση Αριθμητική ή γεωμετρική πρόοδος ισοδιάσταση ισαριθμικές καμπύλες

7 Πλεονεκτήματα της ισαριθμικής απεικόνισης Απεικονίζει τη συνολική κατανομή ενός χωρικά μεταβαλλόμενου φαινομένου Είναι ευέλικτη και μπορεί να εφαρμοστεί σε ποικιλία επιπέδων γενίκευσης και βαθμών ακρίβειας Είναι εύκολη η δημιουργία της

8 Κατηγορίες ισαριθμικών απεικονίσεων (1) Ισομετρικές απεικονίσεις: τα δεδομένα αναφέρονται σε πραγματικά σημεία Απόλυτες τιμές (π.χ., θερμοκρασία, ηλιακή ακτινοβολία και άλλα μετεωρολογικά δεδομένα από σταθμούς μέτρησης, υψόμετρο πάνω και κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας) Παράγωγες τιμές, όπως μέσοι όροι (π.χ., μέση μηνιαία θερμοκρασία) και αναλογίες ή ποσοστά (αναλογία ξηρών ημερών προς βροχερές μέρες, ποσοστό χιονόπτωσης)

9 Κατηγορίες ισαριθμικών απεικονίσεων (2) Ισοπληθείς απεικονίσεις: τα δεδομένα αναφέρονται σε εννοιολογικά σημεία (π.χ., κεντροειδή απογραφικών μονάδων) Παράγωγες τιμές, όπως αναλογίες ή ποσοστά (κάτοικοι ανά τετρ. χλμ., αναλογία βοοειδών προς το σύνολο των εκτρεφόμενων ζώων, αγροτική παραγωγή ανά τετρ. χλμ) Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στην υπόθεση ότι το φαινόμενο είναι συνεχές, π.χ., δεδομένα πληθυσμού μπορεί να εμφανίζουν έντονες ασυνέχειες που απεικονίζονται ακριβέστερα με το χάρτη κουκίδας ή το δασυμετρικό

10 Παράδειγμα ισομετρικής απεικόνισης: μέση ετήσια βροχόπτωση στις ΗΠΑ

11 Παράδειγμα ισομετρικής απεικόνισης: εκπομπή ηλιακής ακτινοβολίας

12 Παράδειγμα ισομετρικής απεικόνισης: συγκέντρωση ιόντων θεϊκού οξέως

13 Ισοπληθής απεικόνιση χωροπληθής ισοπληθής Άρση των απότομων αλλαγών στα όρια των μοναδιαίων χωρικών ενοτήτων

14 Καταλληλότητα δεδομένων Το φαινόμενο πρέπει να είναι συνεχές και εξομαλυσμένο: υπάρχει σε όλη τη γεωγραφική περιοχή ενδιαφέροντος και αλλάζει βαθμιαία (και όχι απότομα) από σημείο σε σημείο (π.χ., θερμοκρασία, βροχόπτωση) τα δεδομένα για την ισαριθμική απεικόνιση συλλέγονται σε σημεία που ονομάζονται σημεία ελέγχου

15 Στοιχεία της ισαριθμικής απεικόνισης Θέση των σημείων ελέγχου Παρεμβολή Πλήθος των σημείων ελέγχου

16 Θέση των σημείων ελέγχου Ισομετρική απεικόνιση: η θέση των σημείων ελέγχου είναι προκαθορισμένη η θέση κάθε παρατήρησης είναι θέση σημείου ελέγχου Ισοπληθής απεικόνιση: πιο δύσκολη η τοποθέτηση των σημείων ελέγχου γιατί οι τιμές του χαρακτηριστικού φαινομένου αναφέρονται στην επιφάνεια της χωρικής ενότητας ορίζονται αυθαίρετα θέσεις x, y για τα σημεία ελέγχου Ομοιόμορφη κατανομή: το σημείο ελέγχου τοποθετείται στο κέντρο της επιφάνειας Ανομοιόμορφη κατανομή: το σημείο ελέγχου μετατοπίζεται προς τη μεγαλύτερη συγκέντρωση

17 Παρεμβολή Πρόβλημα: ενώ το φαινόμενο υπάρχει σε όλη την περιοχή ενδιαφέροντος, τα δεδομένα είναι διαθέσιμα σε ακανόνιστα κατανεμημένα σημεία ελέγχου Λύση: προσδιορισμός των τιμών του φαινομένου ενδιάμεσων σημείων Γραμμική παρεμβολή: η ισαριθμική καμπύλη που αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη τιμή του φαινομένου τοποθετείται σε αναλογικές αποστάσεις από γειτονικά σημεία Υπόθεση: ομαλή και κανονική μεταβολή της τιμής του φαινομένου μεταξύ γειτονικών σημείων πολλά γεωγραφικά φαινόμενα δε συμπεριφέρονται με αυτόν τον τρόπο

18 Πλήθος σημείων ελέγχου Όσο μεγαλύτερος ο αριθμός των σημείων ελέγχου, τόσο μεγαλύτερη η λεπτομέρεια της ισαριθμικής απεικόνισης ΠΡΟΣΟΧΗ: περισσότερα σημεία ελέγχου δεν έχουν καλύτερο αποτέλεσμα παρεμβολής - η ακρίβεια της τελικής επιφάνειας εξαρτάται από την κατανομή των σημείων στο χώρο 10 σημεία δειγματοληψίας ανά τετρ. χλμ. έχουν το καλύτερο αποτέλεσμα (Wang, 1990)

19 Χάραξη ισαριθμικών καμπυλών θεματικά δεδομένα (x,y,z) Λογισμικό δημιουργίας ψηφιακών μοντέλων (παρεμβολή) ισαριθμικές καμπύλες

20 Ψηφιακές μέθοδοι παρεμβολής Διαδικασία: δημιουργία ενός κανονικού καννάβου τιμών του φαινομένου από τον οποίο μπορούν να δημιουργηθούν ισαριθμικές καμπύλες και μοντέλα επιφανειών Ακολουθείται μια επαναληπτική διαδικασία σύμφωνα με την οποία οι τιμές του φαινομένου στα γνωστά σημεία χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των τιμών του φαινομένου στα σημεία τομής του καννάβου Τα σημεία ελέγχου που βρίσκονται πιο κοντά σε ένα σημείο τομής του καννάβου έχουν μεγαλύτερη επίδραση στον υπολογισμό της τιμής του (Tobler: 1 ος νόμος της Γεωγραφίας: καθετί σχετίζεται με οτιδήποτε άλλο, τα κοντινά σχετίζονται περισσότερο από τα απομακρυσμένα)

21 Διαδικασία δημιουργίας ισαριθμικών από τα αρχικά δεδομένα (α) τα σημεία ελέγχου έχουν θέσεις (x, y) στο χώρο και τιμή z που αντιστοιχεί στο φαινόμενο (b) Ορίζονται τα σημεία τομής του καννάβου (c) Προσδιορίζονται τιμές z για τα σημεία τομής του καννάβου (d) Σχεδιάζονται οι ισαριθμικές

22 Μέθοδοι παρεμβολής Ακριβείς: περιλαμβάνουν την τιμή z των σημείων ελέγχου όταν αυτά συμπίπτουν με τα σημεία τομής του καννάβου Nearest neighbor Triangulation with linear interpolation Εξομαλυντικές: δεν περιλαμβάνουν απαραίτητα την τιμή z των σημείων ελέγχου προκειμένου να εξομαλύνουν την επιφάνεια που προκύπτει Οι μέθοδοι inverse distance weighted και kriging παράγουν είτε ακριβή είτε εξομαλυσμένα αποτελέσματα

23 Σύγκριση μεθόδων παρεμβολής (Slocum, 2009)

24 Κριτήρια για την επιλογή μιας μεθόδου παρεμβολής Ορθότητα των εκτιμώμενων τιμών στα σημεία ελέγχου: δίνει η μέθοδος ιδιαίτερη αξία στα πρωτογενή δεδομένα? Ορθότητα των εκτιμώμενων τιμών στα υπόλοιπα σημεία: πόσο καλά εκτιμά η μέθοδος τις τιμές των αγνώστων σημείων? Ικανότητα διαχείρισης των ασυνεχειών Ταχύτητα εκτέλεσης Χρόνος που απαιτείται για την επιλογή των παραμέτρων της παρεμβολής Ευκολία κατανόησης

25 Σφάλματα στους ισαριθμικούς χάρτες Προκύπτουν από: Τα τρία στοιχεία της ισαριθμικής απεικόνισης (θέση και πλήθος σημείων ελέγχου και μέθοδος παρεμβολής) Την ποιότητα των δεδομένων Την επιλογή της ισοδιάστασης

26 Χάρτης ισαριθμικής απεικόνισης Οπτικοποίηση ισαριθμικών καμπυλών που έχουν προκύψει από σημεία μη κατάλληλα κατανεμημένα στο χώρο ή αραιά κατανεμημένα

27 Διαστήματα ισαριθμικών καμπυλών Ισοδιάσταση: σταθερό διάστημα μεταξύ των ισαριθμικών όσο πιο κοντά είναι οι ισαριθμικές, τόσο πιο απότομη είναι η κλίση έμφαση στη μορφή της στατιστικής επιφάνειας Άνισα διαστήματα χρησιμοποιούνται συχνά στην ισοπληθή απεικόνιση απαιτεί μεγαλύτερη διανοητική προσπάθεια από τον αναγνώστη για να καταλάβει τη μορφή της επιφάνειας

28 Οργάνωση εικόνας - υποβάθρου Οι ισαριθμικές καμπύλες πρέπει να κυριαρχούν τοποθετούνται στην υψηλότερη θέση της οπτικής ιεραρχίας και πρέπει να είναι άμεσα αναγνωρίσιμες, ενώ δεν πρέπει να συγχέονται με τις πληροφορίες υποβάθρου Εύκολος τρόπος: χρήση του μεγέθους των συμβόλων και της αντίθεσης - οι ισαριθμικές καμπύλες σχεδιάζονται ως συνεχείς, σκούρες γραμμές και η υπόλοιπη πληροφορία του χάρτη αποδίδεται με ανοιχτό χρώμα ναι όχι

29 Πρόβλημα στην οργάνωση εικόνας - υποβάθρου

30 Αναγραφή ισαριθμικών καμπυλών Περιοδική αναγραφή των ισαριθμικών, ώστε να διευκολύνεται η ανάγνωσή τους Οι αναγραφές θα πρέπει να είναι ευανάγνωστες, αλλά όχι τόσο μεγάλες ώστε να κυριαρχούν στο χάρτη Συχνότητα αναγραφών καλή συχνότητα αναγραφών υψηλή συχνότητα αναγραφών

31 Υπόμνημα Πολύ συχνά το υπόμνημα περιλαμβάνει μόνο κάποιες επεξηγήσεις που περιγράφουν τουλάχιστον: τις μονάδες των ισαριθμικών καμπυλών την ισοδιάσταση των ισαριθμικών καμπυλών Αν χρησιμοποιείται η σκίαση των επιφανειών μεταξύ των ισαριθμικών, τότε το υπόμνημα μπορεί να συνδυάζει τους τόνους, την ισοδιάσταση και τις χαρακτηριστικές τιμές

32

33

34

35 Δυναμικό Πληθυσμού Το δυναμικό πληθυσμού σε ένα σημείο είναι το μέτρο της εγγύτητας των ανθρώπων σε αυτό το σημείο, δηλαδή ο συνολικός αριθμός των ατόμων εντός μιας σημαντικής απόστασης από κάθε περιοχή αντανακλά την οικονομική και κοινωνική σημασία των «αραιοκατοικημένων περιοχών». το πρόβλημα σε αυτές τις περιοχές δεν είναι ότι υπάρχουν λίγα άτομα ανά μονάδα της έκτασης, αλλά ότι ο συνολικός αριθμός των ατόμων που μπορεί να προσεγγισθεί είναι περιορισμένος. λαμβάνει υπόψη την ενδοπεριφερειακή ποικιλομορφία όσον αφορά πόσο αραιοκατοικημένη είναι μια περιοχή και την επίδραση των γειτονικών περιοχών.