ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών : Από το δισδιάστατο στον τρισδιάστατο χώρο

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΩΡΟΤΑΞΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών : Από το δισδιάστατο στον τρισδιάστατο χώρο ΒΑΣΙΛΕΛΛΗ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΙΩΑΝΝΑ (488)

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΩΡΟΤΑΞΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ: ΑΠΟ ΤΟ ΔΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟ ΣΤΟΝ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟ ΧΩΡΟ ΒΑΣΙΛΕΛΛΗ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΙΩΑΝΝΑ (488) ΚΑΡΑΝΙΚΟΛΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΠΘ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, 2016

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ ABSTRACT KEYWORDS ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΙΛΑΙΟ Α: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Ιστορία των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών Γενικά Στοιχεία-Ορισμός Κατηγορίες ΣΓΠ Βασικά στοιχεία- συνιστώσες των ΣΓΠ Υλικό (Hardware) Λογισμικό (Software) Δεδομένα (Data) Άνθρωποι (People) Μεθοδολογία (Method) Διαδίκτυο (Internet) Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών μεθόδων διαχείρισης δεδομένων Πλεονεκτήματα των ΣΓΠ Μειονεκτήματα των ΣΓΠ Διαφορές των ΣΓΠ σε σχέση με τα CAD συστήματα Χρήσεις Εφαρμογές ΣΓΠ Ερωτήματα που μπορούν να απαντηθούν με τη βοήθεια των ΣΓΠ ΚΕΦΑΙΛΑΙΟ Β: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΕ 3D ΜΟΡΦΗ-3D GIS Οι βασικές αρχές της Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Τι είναι ένα Μοντέλο και τι σκοπούς εξυπηρετεί; Συστατικά μέρη ενός μοντέλου Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Τι είναι ένα 3D GIS μοντέλο Τύποι 3D GIS μοντέλων Γεωμετρικά μοντέλα Τοπολογικά μοντέλα Σημασιολογικά μοντέλα

4 2.4. Τεχνικές μοντελοποίησης δεδομένων Μοντελοποίηση βάσει εικόνων Image Based Modelling (IBM) Αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση Φωτογραμμετρική μοντελοποίηση Κανονιστική μοντελοποίηση Παραμετρική μοντελοποίηση Οργάνωση τρισδιάστατων δεδομένων Τρισδιάστατη Αναπαράσταση Αναδόμηση τρισδιάστατων αντικειμένων Τρισδιάστατη απεικόνιση Έλεγχος ποιότητας τελικού τρισδιάστατου μοντέλου Μέθοδοι προσδιορισμού ενός αντικειμένου Ο σκοπός του αντικείμενου του μοντέλου Το υπολογιστικό κόστος του μοντέλου Πολυπλοκότητα μοντέλου Η συμμόρφωση και η άνεση του μοντέλου Η ευκολία διαχείρισης του μοντέλου Ανάγκη για Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών σε 3D μορφή Διαφορές ενός ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή και ενός 3D GIS Δυσκολία μετάβασης από το δισδιάστατο χώρο στο χώρο του 3D GIS Επιλογή κατάλληλης τεχνολογίας για μοντελοποίηση σε 3D μορφή: CAD ή ΣΓΠ; Ο ρόλος του 3D GIS Τεχνολογική εξέλιξη - πλεονεκτήματα γεωαπεικόνισης στα 3D GIS ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γ: 3D GIS ΣΤΟΝ ΑΣΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ D GIS αστικά μοντέλα Θέματα 3D GIS στον αστικό σχεδιασμό Οπτικοποίηση στον αστικό σχεδιασμό σε τρισδιάστατη μορφή Οπτικοποίηση των επιπέδων λεπτομέρειας Οπτικοποίηση των χρονικών μεταβολών Διαδικτυακή οπτικοποίηση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων Εφαρμογές για τρισδιάστατους αστικούς χάρτες και μοντέλα δεδομένων ΚΕΦΑΛΑΙΟ Δ: ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 3D GIS ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ Το παράδειγμα της ιστορικής πόλης Leiria στην Πορτογαλία

5 Περιοχή μελέτης και δεδομένα Μεθοδολογία Μοντελοποίηση εδάφους και κτιρίων D GIS : Το μοντέλο της πόλης Leiria D GIS στην ιστορική χερσόνησο της Κωνσταντινούπολης Δεδομένα Μεθοδολογία Το 3D GIS στο πανεπιστήμιο του Rochester, στη Νέα Υόρκη D GIS σύστημα για το σχεδιασμό της πανεπιστημιούπολης Κατασκευή 3D GIS μοντέλου Δεδομένα Τα αποτελέσματα του τρισδιάστατου μοντέλου Το 3D GIS στο Lower Manhattan Το εικονικό παράδειγμα του Νέου Άμστερνταμ Το παράδειγμα της πόλης της Βαλτιμόρης Vision ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ξενόγλωσση Ελληνική Ιστότοποι

6 ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1:Βασικά στοιχεία-συνιστώσες των ΣΓΠ (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 2: Φάσεις ενός Γεωχωρικού Μοντέλου (Πηγή: Pilouk, 1996, Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 3: Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης (Πηγή: Pilouk, 1996, Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 4: Παράδειγμα μοντελοποίησης βάσει εικόνων IBM, (Πηγή: Debevec, κ.ά, 1996) Εικόνα 5: Παράδειγμα υψηλής ανάλυσης αεροφωτογραφιών (Πηγή: Hu, 2016) Εικόνα 6: Παράδειγμα χαμηλής ποιότητας εικόνων από δεδομένα Lidar (Πηγή: Hu, 2016) Εικόνα 7: Διαδικασία μοντελοποίησης μιας πόλης με τη χρήση αεροφωτογραφιών (Πηγή: Virtuel, 2009) Εικόνα 8: Παράδειγμα κατασκευής κτιρίου πολύπλοκου σχήματος (Πηγή:City Engine Help, Manual) Εικόνα 9: Παράδειγμα CGA κανόνα στο πρόγραμμα City Engine, και aαποτέλεσμα εκτέλεσης του κανόνα (Πηγή:City Engine Help, Manual) Εικόνα 10: Παράδειγμα μετατροπής απλών υφών προσόψεων αυθαίρετης ανάλυσης σε σημασιολογικά τρισδιάστατα μοντέλα υψηλής ανάλυσης. (Πηγή: Muller, κ.ά, 2007) Εικόνα 11: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης κόμβων που χρησιμοποιούνται για τη διχοτόμηση, την ένωση και τη διαφοροποίηση (Πηγή: Zottie, 2012) Εικόνα 12: Παραδείγματα τρισδιάστατης ψηφιδωτής αναπαράστασης Voxel (Πηγή: Βικιπαίδεια, 2012) Εικόνα 13: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης με τη χρήση τετράεδρου (Πηγή: Jackson και Weisstein, 2016) Εικόνα 14: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης αμαξώματος με τη χρήση ορίων (Πηγή: Βικιπαίδεια, 2012) Εικόνα 15: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στην Augmented Reality (AR) (Πηγή:Dassault systems, 2013) Εικόνα 16 : Παράδειγμα απεικόνισης στο ArcScene (Πηγή: Haddad, 2015) Εικόνα 17: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στο City Engine (Πηγή:Esri, 2016) Εικόνα 18:Αεροφωτογραφία (αριστερά), Χάρτης (δεξιά) Πηγή: Google Maps, Περιοχή Θεσσαλονίκης, , Εικόνα 19:Παράδειγμα κτιρίων στο περιβάλλον του City Engine (αριστερά), Μοντέλο Κτιρίου (δεξιά) (Πηγή: Landscape and Urbanism, 2009) Εικόνα 20:Περιοχή Μελέτης για την ανάπτυξη του μοντέλου στην πόλη Leiria (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 21:Εικονική διαδρομή (κίτρινη γραμμή). Τα κόκκινα σημεία αναφέρονται στην τοποθεσία κτιρίων που αναπτύχθηκε λεπτομερές μοντέλο στο εσωτερικό τους (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 22:Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους της πόλης Leiria (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016)

7 Εικόνα 23:Κτίρια που μοντελοποιήθηκαν με το επίπεδο λεπτομέρειας LOD2 (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 24:Casa de Eça de Queirós, Κτίριο Hingas, Κτίριο Ateneu, Salgueiro Baron Palace (LOD3, LOD4) (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 25: Τρισδιάστατο μοντέλο του Baron of Salguiero Palace με LOD4 (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 26:Διαλειτουργικότητα προγραμμάτων για τη δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 27:Παράδειγμα τελικού αποτελέσματος (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 28:Το τυπικό πλάνο για την αστική ανάπτυξη της περιοχής της χερσονήσου (Πηγή: Sengul, 2008) Εικόνα 29:Απεικόνιση όλων των δεδομένων στο περιβάλλον του ArcGIS (Πηγή: Sengul, 2008) Εικόνα 30:Το τελικό αποτέλεσμα της τρισδιάστατης απεικόνισης κτιρίων στην ιστορική χερσόνησο (Πηγή: Sengul, 2008) Εικόνα 31:Αναπαράσταση όλης της περιοχής μελέτης με τα τρισδιάστατα κτίρια (Πηγή: Sengul, 2008) Εικόνα 32:Περιγραφή της παραπάνω διαδικασίας (Πηγή: Pictometry International) Εικόνα 33:Εικονικό μοντέλο πανεπιστημιούπολης του Rochester (Πηγή:Bergmann, 2012) Εικόνα 34:Παράδειγμα μοντέλου στην περιοχή του Lower Manhattan (Πηγή:: Enviromental Simulation Center, 2011) Εικόνα 35:Πανοραμική απεικόνιση τρισδιάστατου μοντέλου του Νέου Άμστερνταμ στο Google Earth (Πηγή: Enviromental Simulation Center, 2011) Εικόνα 36:Απεικόνιση ολλανδικής αποικίας στο Google Earth (Πηγή: Enviromental Simulation Center, 2011) Εικόνα 37:Παραδείγματα απεικόνισης του μοντέλου μέσα από μια εικονική διαδρομή (Πηγή:New Amsterdam History Center, 2011) Εικόνα 38:Παράδειγμα μοντέλου στο διαδίκτυο (Πηγή: Πηγή:New Amsterdam History Center, 2011) Εικόνα 39:Μοντέλο της πόλης της Βαλτιμόρης (Πηγή: Enviromental Simulation Center, 2011) Εικόνα 40:α) Τυπική κατανομή νοικοκυριών, β)τυπική κατανομή απασχόλησης, γ) Κατανομή νοικοκυριών και απασχόλησης για το μελλοντικό οδικό δίκτυο και δ) Κατανομή νοικοκυριών και απασχόλησης για το μελλοντικό δίκτυο μαζικών μεταφορών (Πηγή: BRTBV,2013) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1: Διαφορές Ψηφιακών και Αναλογικών Δεδομένων Πίνακας 2:Κατηγορίες και Παραδείγματα ερωτημάτων που απαντά ένα ΣΓΠ

8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στη συγκεκριμένη εργασία μελετάται η εξέλιξη των δισδιάστατων Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών σε τρισδιάστατα, από την πρώτη τους εμφάνιση μέχρι και τις σύγχρονες εφαρμογές. Γεγονός είναι ότι τα ΣΓΠ διαδραματίζουν πρωτεύοντα ρόλο σε πολλές πτυχές της καθημερινότητας και για αυτό και παρατηρείται η ραγδαία ανάπτυξη τους ανά τον κόσμο, αλλά και η επιτακτική ανάγκη για την αξιοποίηση της τεχνολογίας που προσφέρουν. Αρχικά αναφέρονται ορισμένα ιστορικά στοιχεία, που θεωρούνται σημαντικά για την κατανόηση αυτών των συστημάτων και στη συνέχεια ορισμένα εισαγωγικά στοιχεία που αφορούν τα βασικά συστατικά τους μέρη, τις διαφορές τους με άλλα ήδη υπάρχοντα συστήματα, αλλά και τα πλεονεκτήματα από τη χρήση τους σε διάφορες εφαρμογές. Στην επόμενη ενότητα περιγράφεται η εξέλιξη των δισδιάστατων αυτών συστημάτων σε τρισδιάστατα, με μια πρώτη αναφορά στα κύρια μέρη από τα οποία αποτελούνται, στο ρόλο τους, καθώς και την ανάγκη για την αξιοποίηση τους σε διάφορες εκφάνσεις της πραγματικότητας και τις εκάστοτε δυσκολίες που παρατηρούνται στη διαδικασία της μετάβασης από το δισδιάστατο στον τρισδιάστατο χώρο με την αντίστοιχη ανάπτυξη της τεχνολογίας. Στην τρίτη ενότητα εξετάζονται τα τρισδιάστατα αστικά μοντέλα και η συμβολή τους στη γενικότερη διαδικασία του σχεδιασμού, καθώς και τα θέματα που αντιμετωπίζουν αυτά στις διάφορες εφαρμογές τους στον αστικό σχεδιασμό για τρισδιάστατους αστικούς χάρτες και μοντέλα δεδομένων. Στο τελευταίο μέρος της εργασίας προκειμένου να γίνει αντιληπτή η σημασία των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή, αναφέρονται ορισμένα παραστατικά παραδείγματα εφαρμογής τους σε διάφορες περιοχές του κόσμου και εξάγονται τα απαραίτητα συμπεράσματα από όλη τη διαδικασία αυτής της έρευνας. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Συστήματα, Γεωγραφικών, Πληροφοριών, Τρισδιάστατη μορφή, ΣΓΠ, 3D GIS σελ

9 ABSTRACT In this paper the evolution of the Geographic Information Systems is examined, as well as their transition into 3D GIS systems, from their first appearance, till their contemporary applications. It is a fact that GIS systems play a very important role in various forms of our everyday lives, and that s why their rapid development is quite noticeable. With that being said, one can easily understand that there is a crucial need for the exploitation of their offered technology. Firstly, some very important history facts are mentioned, facts that are important for the better understanding of those systems and then follow some introductory elements that have to do with the basic components of a GIS system, the differences between GIS systems and other existing forms of technology and the pros and cons from the use of those systems in different applications. In the next chapter the transition of the 2D GIS systems to 3D GIS systems is described. Initially, there is a brief account of their fundamental components, too and the need for their immediate utilization. Secondly, there is a reference to the difficulties experienced from the translation of GIS system using two dimensions to a GIS system deploying all three dimensions. Last but not least, the paper is referring also to the expansion of the technology being used by those systems, throughout the years. The 3D city models and their contribution to the general idea of planning are examined in the third section. Also important to be noted here are the issues that come with their different applications in urban planning with the use of three dimensional urban maps and data models. Finally, in the last chapter, in order for the great importance of the 3D GIS systems to be recognized, some vividly sketched and extensively described examples are pointed out in different places of the real world. Not to forget the essential outcome of this project, that is described at the very end of this paper. KEYWORDS: Systems, Geographic, Information, Three dimensional, GIS, 3D GIS σελ

10 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η επιτακτική ανάγκη για την καθιέρωση ενός πλαισίου λειτουργιών που θα διευκόλυνε τις διαδικασίες της συλλογής, της ανάλυσης, της επεξεργασίας, της αποθήκευσης και της απόδοσης των γεωγραφικών πληροφοριών οδήγησε στη δημιουργία των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών, γεγονός που συνδυάστηκε με την ανάγκη για αυτοματοποίηση στην παραγωγή των χαρτών και στην εξαγωγή των επιθυμητών αποτελεσμάτων. Τα ΣΓΠ όπως αλλιώς καταγράφονται στη βιβλιογραφία χάριν συντομίας, θεωρούνται απαραίτητα σε πολλές εφαρμογές σε αρκετούς κλάδους, καθώς συμβάλλουν στη βελτιστοποίηση των λύσεων ζητημάτων για τη διαδικασία λήψης αποφάσεων και χάρη στην εξελιγμένη τεχνολογία τους, αποτελούν ένα ισχυρό εργαλείο που συμβαδίζει με τη σύγχρονη περίοδο της τεχνολογίας την οποία διανύουμε. Τα συγκεκριμένα συστήματα με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού υπολογιστή διαχειρίζονται μια βάση δεδομένων στην οποία αποθηκεύονται όλα αυτά τα δεδομένα που είναι προσανατολισμένα χωρικά και που είναι αξιοποιήσιμα από τον οποιονδήποτε χρήστη και τα διαχωρίζει σε θεματικά επίπεδα, ώστε να γίνει καλύτερη κατανόηση και οργάνωση της πραγματικότητας. Παρά την πληθώρα εφαρμογών στις οποίες χρησιμοποιούνται τα ΣΓΠ, φαίνεται ότι παρουσιάζουν περιορισμούς στη δισδιάστατη μορφή τους. Αυτό συμβαίνει γιατί με την εκτεταμένη χρήση τους δημιουργήθηκε και η ανάγκη για τη διατήρηση και ανάλυση των τρισδιάστατων χωρικών αλλά και θεματικών ιδιοτήτων των αντικειμένων στον πραγματικό κόσμο. Πέραν αυτού, με τη βοήθεια της τρισδιάστατης αναπαράστασης των αντικειμένων, είναι πιο εύκολη η ανάλυση και η επεξεργασία τους, προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα αλλά και να λειτουργήσει αυτή η απεικόνιση ως εργαλείο που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορους σκοπούς, ανάλογα με την ανάγκη που επιθυμούν να εξυπηρετήσουν. Είναι αδύνατον να νοηθεί λοιπόν ένα σύστημα διαχείρισης πληροφοριών που αγνοεί την ύπαρξη τριών διαστάσεων, γιατί και τα αποτελέσματα που θα παράγει δεν θα παρουσιάζουν την επιθυμητή ακρίβεια και δεν θα μπορούν να καλύψουν όλες τις πτυχές της πραγματικότητας. Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η μελέτη των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών από τη δισδιάστατη τους, απλή μορφή, μέχρι την τρισδιάστατη και πιο περίπλοκη, μορφή τους. σελ

11 ΚΕΦΑΙΛΑΙΟ Α: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ 1.1. Ιστορία των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών Τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού υπολογιστή έκαναν την πρώτη εμφάνιση τους στα τέλη της δεκαετίας του 60, τότε που εμφανίστηκε η ιδέα της συστηματοποίησης και οργάνωσης της γεωγραφικής πληροφορίας. (ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΔΑΣΟΛΟΓΩΝ) Η ανάγκη του ανθρώπου για συστηματική ταξινόμηση των ιδιαίτερων στοιχείων της επιφάνειας της γης σχετικά με τη χωρική κατανομή, όπως και η ζήτηση για εξειδικευμένους θεματικούς χάρτες, ήταν η αιτία που οδήγησε στην κατασκευή των πρώτων χαρτών. Οι χάρτες αυτοί απετέλεσαν την πρώτη μορφή των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών. Αποδεικνύεται ότι οι περισσότερες αν όχι όλες οι εξελίξεις των ΣΓΠ προήλθαν από τη Βόρεια Αμερική. Η πρώτη προσπάθεια για μια πιο συστηματική χρήση των χαρτογραφικών δεδομένων στην Αμερική έγινε το Ιδιαίτερα οι σχεδιαστές και οι αρχιτέκτονες στις Η.Π.Α. συνειδητοποίησαν ότι τα δεδομένα που προέρχονται από διαφορετικές πρωτογενείς έρευνες, μπορούν να συνδυαστούν και να ενοποιηθούν και να επικαλύψουν διαφανή αντίγραφα χαρτών σε μία φωτεινή τράπεζα. Ο πιο γνωστός υποστηρικτής της απλής αυτής τεχνικής ήταν ο αρχιτέκτονας Ian McHarg. (ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΔΑΣΟΛΟΓΩΝ) Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 80, εκτιμήθηκε ότι υπήρχαν πάνω από 1000 συστήματα στη Βόρεια Αμερική, αναλογία μεγάλη σε σχέση με την ύπαρξη συστημάτων ανά τον κόσμο. Στα τέλη της δεκαετίας αυτής άρχισαν να κάνουν την εμφάνιση τους στο Ηνωμένο Βασίλειο και σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες, καθώς και στις αναπτυσσόμενες χώρες. Η πρώτη ίσως προσπάθεια για την αυτοματοποίηση της διαδικασίας παραγωγής χαρτών ήταν η προετοιμασία του άτλαντα της πανίδας του Ηνωμένου Βασιλείου για την οποία έγινε χρήση ενός ειδικού ηλεκτρικού μηχανήματος για τη συλλογή στοιχείων που χρησιμοποιούσαν διάτρητα μηχανογραφικά δελτία. Αυτή η προσπάθεια έγινε για την παραγωγή χαρτών σε επανεκτυπώσιμο χαρτί και αν και δεν ξαναέγινε τέτοιου είδους προσπάθεια, κυριάρχησε η αντίληψη ότι η ανάλυση μεγάλου όγκου δεδομένων μπορεί να πραγματοποιηθεί πιο εύκολα με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή και για αυτό το λόγο μετά τα τέλη της δεκαετίας του 1960 διαδόθηκε ευρέως η χαρτογράφηση με εκτυπωτές γραμμής (line printers). (Coppock και Rhind,1991) Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 60, η παραγωγή χαρτών με τη βοήθεια του υπολογιστή ήταν αρκετά διαδεδομένη. Κυρίως, στόχος στις εφαρμογές υπολογιστών στις εθνικές χαρτογραφικές εταιρίες ήταν να μιμηθούν τις τεχνητές μεθόδους παραγωγής ώστε να παραχθούν χάρτες που ήταν οπτικά ίδιοι και απαράλλακτοι με αυτούς των αντίστοιχων τους τεχνητών. Παρόλα αυτά. δεν υπάρχουν πολλές πληροφορίες για το αν αυτές οι μέθοδοι ήταν συμφέρουσες οικονομικά, τουλάχιστον όχι πριν το 1980 στο Ηνωμένο Βασίλειο, σελ

12 σε αντίθεση με τις ΗΠΑ που δεν αποτελούσε μέρος του σχεδίου τους η αυτοματοποίηση της παραγωγής χαρτών μέχρι τις αρχές του Τα κίνητρα για την ανάπτυξη των ΣΓΠ αλλά και των συνιστωσών τέτοιων συστημάτων διαφέρουν κατά πολύ. Εκτείνονται από το ακαδημαϊκό ενδιαφέρον ή την πρόκληση της πιθανότητας χρήσης νέων πηγών δεδομένων ή τεχνικών, μέσω της επιθυμίας για μεγαλύτερη ταχύτητα ή αποτελεσματικότητα κατά την καθοδήγηση δραστηριοτήτων σε χωρικά γεωαναφερμένα δεδομένα μέχρι την συνειδητοποίηση ότι αυτές οι δραστηριότητες δεν μπορούν να αναληφθούν με άλλον τρόπο. Συμπεραίνεται ότι μπορούν να προσδιοριστούν αρκετά στάδια της εξέλιξης των ΣΓΠ τα οποία επικαλύπτονται στο χρόνο και συμβαίνουν σε διαφορετικές στιγμές στα διάφορα μέρη του κόσμου. Η πρώτη ή αλλιώς πρωτοποριακή εποχή κράτησε από τις αρχές της δεκαετίας του 60 μέχρι περίπου το 1973 στην οποία το άτομο ήταν μεγάλης σημασίας στον καθορισμό των διάφορων επιτευγμάτων. Στη δεύτερη φάση, που διήρκησε περίπου από το 1973 μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 80, παρατηρήθηκε μια συστηματοποίηση του πειράματος και της πρακτικής που προωθήθηκε από τις εθνικές υπηρεσίες, τα οποία συνεχίστηκαν ανεμπόδιστα. Στην τρίτη φάση, που κράτησε από το 1982 περίπου μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1980, εμφανίστηκε έντονη η κυριαρχία της εμπορικής διαφήμισης. Η τέταρτη και τρέχουσα περίοδος είναι αυτή στην οποία κυριαρχεί ο χρήστης. Η περίοδος αυτή χαρακτηρίζεται από τον ανταγωνισμό μεταξύ προμηθευτών, εμβρυϊκής τυποποίησης των ανοιχτών συστημάτων και με την αντίληψη των χρηστών για το πώς πρέπει να είναι ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών. Οι συνεισφέροντες στην ιστορία των ΣΓΠ ανά τον κόσμο ήταν οι εξής: Ο Howard Fisher (Harvard LCG) ο οποίος δημιούργησε ένα πρόγραμμα που ονομάστηκε SYMAP ( Synagraphic MAPing system). Αυτό το πρόγραμμα είχε τη δυνατότητα να δημιουργήσει χάρτες σε απλή μορφή, τυπώνοντας στατιστικές τιμές πάνω σε έναν κάναβο και τα αποτελέσματα αυτής της διαδικασίας προβάλλονταν με ποικίλους τρόπους με τη χρήση διαδοχικών γραμμικών εκτυπώσεων για την παραγωγή κατάλληλων αποχρώσεων του γκρι. Μετά το πρόγραμμα SYMAP ακολούθησαν προγράμματα χαρτογράφησης όπως το GRID και το IMGRID που είχαν τη δυνατότητα να χρωματίζουν και να σκιαγραφούν επιφάνειες, αποτέλεσμα που επιτεύχθηκε με τη χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών. (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) Roger Tomlinson (CGIS), ο Jack Dangermond (ESRI) στη Βόρεια Αμερική και ο David Bickmore (ECU) στο Ηνωμένο Βασίλειο. Αυτοί οι 4 συμβολίζουν τα συμφέροντα, τη στάση αλλά και τις δεσμεύσεις όσων ασχολήθηκαν με τα ΣΓΠ στην παλιά εποχή κυριαρχίας τους, δηλαδή από τα τέλη της δεκαετίας του 50, μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 70. Όσον αφορά την Ελλάδα και τη χρήση των ΣΓΠ, η πρώτη εγκατάσταση τους πραγματοποιήθηκε το 1983 από τη Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (ΓΥΣ) και μετά ακολούθησαν και τα διάφορα πανεπιστήμια, του ΕΜΠ, του ΑΠΘ, Πατρών. Τα επόμενα χρόνια έγιναν προσπάθειες για τη χρήση των ΣΓΠ σε διάφορες πόλεις της Ελλάδας, προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι συνέπειες από φυσικά φαινόμενα και καταστροφές με πρώτη την Καλαμάτα, που εγκατέστησε ΣΓΠ μετά τους σεισμούς για την σελ

13 πολεοδομική ανασυγκρότηση το Το 1991 πραγματοποιήθηκε στην πρωτεύουσα η πρώτη συνάντηση Ελλήνων χρηστών του Arc/INFO και τον αμέσως επόμενο χρόνο, για πρώτη φορά το Ελληνικό Δημόσιο, σε πρόσκληση εκδήλωσης ενδιαφέροντος για την εκπόνηση Ειδικής Χωροταξικής Μελέτης, αναφέρει την απαραίτητη συνεργασία με εξειδικευμένους στα ΣΓΠ επιστήμονες. Η ΓΥΣ σε διαφημιστικά φυλλάδια αναφέρεται στη διάθεση ψηφιακών δεδομένων κατάλληλης μορφής με σκοπό την εισαγωγή τους σε ΣΓΠ. (Καϊμάρης και Καρανικόλας, 2012) Τα προβλήματα της ανάπτυξης και εφαρμογής των ΣΓΠ πέρα από τα εθνικά σύνορα αντικατοπτρίζουν τις εκάστοτε εμπειρίες της κάθε χώρας στην αδυναμία επικοινωνίας μεταξύ των συστημάτων χαρτογράφησης, συλλογής δεδομένων κλπ. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή προσπάθησε να δημιουργήσει ένα συντονισμένο σύστημα χαρτογράφησης για όλους που εστίασε στη συγκέντρωση και αξιολόγηση των συγκριτικών δεδομένων και του λογισμικού διαχείρισης τους. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η διαθεσιμότητα των δεδομένων από δορυφόρο απασχόλησε σε μεγάλο βαθμό το παγκόσμιο περιβάλλον με τέτοιες χαρτογραφικές βάσεις δεδομένων. (Καλαβρουζιώτης, 2013) 1.2. Γενικά Στοιχεία-Ορισμός Ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών αποτελεί μια οργανωμένη δραστηριότητα η οποία είναι υπεύθυνη για τη μέτρηση και αναπαράσταση γεωγραφικών φαινομένων που μετατρέπουν τις αναπαραστάσεις αυτές σε άλλες μορφές με την ταυτόχρονη αλληλεπίδραση με κοινωνικές δομές. (Chrisman, 1999) Η πρωταρχική λειτουργία σε ένα τέτοιο σύστημα είναι ο τρόπος οργάνωσης των πληροφοριών της βάσης δεδομένων πάνω στην οποία στηρίζεται. Έτσι, έχει τη δυνατότητα να διαχειριστεί χωρικά δεδομένα και συσχετισμένες ιδιότητες των αντικειμένων, δηλαδή ασχολείται με την ενσωμάτωση, αποθήκευση, προσαρμογή, ανάλυση και παρουσίαση γεωγραφικά συσχετισμένων πληροφοριών και δίνει πληροφορίες για την κατάσταση των αντικειμένων, τις ιδιότητες και τις αμοιβαίες σχέσεις των παραγόντων οι οποίοι συνδυάζονται σε μια γεωγραφική περιοχή. Οι ιδιότητες αυτές μπορούν να αλλάζουν χαρακτήρα με τον χρόνο, όμως διατηρούν την ίδια θέση κατά χώρο ή οι ιδιότητες μένουν οι ίδιες αλλά αλλάζει η θέση τους. (ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΔΑΣΟΛΟΓΩΝ) Στην πιο απλή του μορφή ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να έχει γεωγραφική πρόσβαση σε εγγραφές, να αποτυπώσει στο χαρτί ερωτήματα που έχουν χωρική η περιγραφική διάσταση, να αναλύσει χωρικά δεδομένα, να τα εκτυπώσει ή να τα χρησιμοποιήσει ψηφιακά. Παρόλα αυτά ακόμα και στη χρήση του σε τέτοιο επίπεδο απαιτείται ουσιώδης τεχνολογία για να καταστεί δυνατή η διαχείριση της γεωγραφικής συνιστώσας, δηλαδή χρειάζεται εξειδικευμένο λογισμικό για δεδομένα εισόδου (ψηφιοποιητές, σκάνερ χαρτών) και δεδομένα εξόδου (πλότερ και οθόνες γραφικών), όπως και ειδικές τεχνικές για να αποθηκευτούν οι συντεταγμένες περίπλοκων γεωγραφικών αντικειμένων (γραμμές, δίκτυα, ζώνες). (Goodchild, 1991) Άλλοι ορισμοί που έχουν δοθεί : σελ

14 Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών αποτελούν δυναμικά συστήματα πληροφοριών, τα οποία με την τεχνολογία της πληροφορικής και τις ειδικές μαθηματικές μεθόδους διαχειρίζονται και αξιοποιούν δεδομένα από τις επιστήμες για την παραγωγή μεταπληροφορίας δηλαδή πληροφορίας υψηλότερου επιπέδου (Χαλκιάς, 2011) Σύμφωνα με τον Hanigan το ΣΓΠ ορίζεται ως ένα πληροφοριακό σύστημα το οποίο έχει τη δυνατότητα συλλογής, αποθήκευσης και ανάκτησης πληροφοριών βασιζόμενων στην χωρική τους διάσταση (Καλαβρουζιώτης, 2013) αναγνώρισης τοποθεσίας εντός ενός συγκεκριμένου περιβάλλοντος οι οποίες απαντούν σε συγκεκριμένα κριτήρια να ανακαλύπτει σχέσεις ανάμεσα σε δεδομένα του περιβάλλοντος χωρικής ανάλυσης δεδομένων για τη λήψη αποφάσεων διευκόλυνσης επιλογής και απεικόνισης δεδομένων σε διάφορες εφαρμογές που έχουν τη δυνατότητα με τη σειρά τους να εκτιμήσουν την επίδραση της μεταβολής δεδομένων στο περιβάλλον με τη χρήση αναλυτικών μοντέλων παρουσίασης επιλεγμένου περιβάλλοντος τόσο γραφικά όσο και αριθμητικά πριν ή μετά από ανάλυση. (Σταθόπουλος, 2008) Με τη βοήθεια των ΣΓΠ δίνεται η δυνατότητα να συνδεθούν περιγραφικά με χωρικά δεδομένα την παραγωγή ενός χάρτη σε κάποιο χαρτογραφικό πρόγραμμα λόγω της γεωαναφερμένης πληροφορίας των δεδομένων αλλά και για να δώσουν ακόμα πιο σύνθετα αποτελέσματα, λόγω της αναλυτικής τους λειτουργίας αλλά και της σημασίας των σχέσεων μεταξύ των αντικειμένων. (Goodchild, 1991) Η χρήση των θεματικών επιπέδων (layers) ενισχύεται με τη σύνδεση μεταξύ τους μέσω γεωγραφικών συντεταγμένων, σε δύο (γεωγραφικό μήκος και πλάτος),αλλά ακόμα και σε τρεις διαστάσεις. Αυτή είναι η θεμελιώδης αρχή λειτουργίας των ΣΓΠ που αποδεικνύεται πολύτιμη για την επίλυση πληθώρας προβλημάτων στην πραγματικότητα. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι όλα τα ΣΓΠ έχουν ως βασικό σκοπό να υλοποιήσουν την αποτύπωση χωρικών δεδομένων σε ένα συγκεκριμένο προβολικό σύστημα, γεωγραφικό ή χαρτογραφικό ή σε καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων. Δηλαδή δεν αποτελούν έναν ακόμα εναλλακτικό τρόπο προβολής δεδομένων με γραφικά, είναι μια αναλυτική εργαλειοθήκη και η διαφορά τους από διάφορα ευρέως χρησιμοποιούμενα προγράμματα υπολογιστών έγκειται στο γεγονός ότι επιτρέπουν τη χωρική αναζήτηση και την επεξεργασία δεδομένων με τη βοήθεια αριθμητικών και λογικών πράξεων στους χάρτες, το εργαλείο δηλαδή του mag algebra. (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) Κατηγορίες ΣΓΠ Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών χωρίζονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: Πληροφοριακά Συστήματα Γης (Land Information Systems L. I. S) τα οποία χρησιμοποιούνται κυρίως για γεωδαιτικές εφαρμογές υψηλής ακρίβειας, όπως το κτηματολόγιο. Σε αυτά τα συστήματα δίνεται έμφαση στη χαρτογραφική διάσταση της πληροφορίας. σελ

15 Γεωγραφικά Αναλυτικά Συστήματα Πληροφοριών (Geographic Information Systems GIS) που αποτελούν το συνδυασμό της χαρτογραφικής και αναλυτικής / στατιστικής πληροφορίας. Εδώ δίνεται ισότιμη έμφαση στη χαρτογραφική και στην ποσοτική η ποιοτική διάσταση της πληροφορίας. (Φιλιππίδης, 2006) Αυτά τα συστήματα θα μελετηθούν στη συγκεκριμένη εργασία. Οι διαφορές ανάμεσα σε αυτά είναι ελάχιστες, αλλά θα μπορούσαμε να πούμε ότι τα L.I.S θεωρούνται εξειδικευμένο υποσύνολο των GIS. (Καλύβας και Παπαευσταθίου, 1995) Βασικές λειτουργίες των ΣΓΠ είναι κάποιες ή όλες από τις παρακάτω λειτουργίες : (Σταθόπουλος, 2008) Επιλογή δεδομένων και ερωτημάτων Χωρική συσσωμάτωση και γενικοποίηση Ανασχηματισμός γεωμετρίας Γεωαναφορά Λειτουργίες επικάλυψης Λειτουργίες τοπογραφικές Γραμμικές λειτουργίες Χωρική παρεμβολή [Nofal,2012] Χαρτογράφηση δεδομένων Ανάλυση εγγύτητας Ζωνοποίηση Εύρεση συστάδων/συμπλεγμάτων δεδομένων Εύρεση κοντινότερου σημείου Τι υπάρχει σε μια περιοχή Ανάλυση τοποθεσίας 1.3. Βασικά στοιχεία- συνιστώσες των ΣΓΠ Η επιτυχής λειτουργία ενός Γ.Σ.Π. δεν είναι μόνο συνάρτηση των δεδομένων και των πληροφοριών, αλλά συνάρτηση πέντε βασικών παραγόντων οι οποίοι απεικονίζονται στο παρακάτω σχήμα: (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) σελ

16 Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών Υλικό (Hardware) Δεδομένα (Data) Μεθοδολογία (Method) Λογισμικό (Software) Διαδίκτυο (Internet) Άνθρωποι (People) Εικόνα 1:Βασικά στοιχεία-συνιστώσες των ΣΓΠ (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Υλικό (Hardware) Αποτελείται από το σύστημα του ηλεκτρονικού υπολογιστή με το οποίο τρέχει το αντίστοιχο λογισμικό των ΣΓΠ. Αυτό μπορεί να είναι ένας υπολογιστής με οικιακή χρήση ή ένας υπολογιστής με πολυάριθμες δυνατότητες (super computer). Υλικά μπορούν να αποτελέσουν και τα scanners, digitizer boards, handheld pc s, GPS ως συσκευές εισόδου δεδομένων και οθόνες υψηλής ανάλυσης, δίσκοι με μεγάλη αποθηκευτική ικανότητα καθώς και plotters ως συσκευές εξόδου. Σε έναν απλό υπολογιστή υπάρχει δυνατότητα λειτουργίας τους, απλά ο υπολογιστής αυτός θα πρέπει να έχει ορισμένες προδιαγραφές, όπως καλή κάρτα γραφικών και γρήγορο επεξεργαστή. (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) Λογισμικό (Software) Προγράμματα για τη διαχείριση δεδομένων οποιασδήποτε μορφής και πηγής, με σκοπό την επεξεργασία, χωρική ανάλυση, αποθήκευση και την μετέπειτα ανάκτηση τους., αλλά και την παρουσίαση τους σε χαρτί ή οθόνη, είναι γνωστά σε όλους ως χαρτογραφικά. Τα πιο διαδεδομένα είναι της εταιρίας ESRI, το ArcMap, το ERDAS, το City Engine κλπ., αλλά και προγράμματα τύπου CAD, όπως το AutoCAD Map και διάφορα λογισμικά που κυκλοφορούν με ελεύθερη άδεια χρήσης όπως το OpenGIS. (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) Λειτουργίες των χαρτογραφικών προγραμμάτων GIS είναι οι εξής : εισαγωγή χωρικής πληροφορίας και δημιουργία ενός χάρτη διόρθωση και ενημέρωση του χάρτη αποθήκευση του χάρτη σελ

17 διαχωρισμός του ψηφιακού χάρτη σε επίπεδα ομοιογενούς πληροφορίας και δημιουργία επικαλυπτόμενων επιπέδων αναζήτηση χαρακτηριστικών γραφικών και μη γραφικών, δομημένων και μη δομημένων επεξεργασία και ανάλυση των στοιχείων των ψηφιακών χαρτών και δημιουργία τυποποιημένων αναφορών ή και νέων χαρτών σύνδεση και με άλλες βάσεις δεδομένων παρουσίαση πρωτογενών ή δευτερογενών χαρτών στην οθόνη (Καλαβρουζιώτης, 2013) Κατηγορίες Λογισμικού ΣΓΠ Το λογισμικό ενός ΣΓΠ ταξινομείται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: Στο λογισμικό του συστήματος (system software) Στο λογισμικό των εφαρμογών (application software) Στο λογισμικό που αυξάνει την παραγωγικότητα (productivity software) Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν τα προγράμματα που φτιάχνονται από τον κατασκευαστή του υλικού και αγοράζονται μαζί με αυτό είτε χωριστά, ενώ στη δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνονται τα προγράμματα που φτιάχνονται για να υποστηρίξουν γενικές ή συγκεκριμένες εφαρμογές και απαιτούν το λογισμικό του συστήματος για την εκτέλεσή τους. Τέλος, η τρίτη κατηγορία λογισμικού περιλαμβάνει όλο το λογισμικό εκείνο που στοχεύει στο να διευκολυνθεί ο ίδιος ο χρήστης να δημιουργήσει μόνος του νέες εφαρμογές, καθώς και επεξεργαστές κειμένου, εργαλεία διαχείρισης βάσης δεδομένων, γλώσσες τέταρτης γενιάς κ.λπ. (Καλαβρουζιώτης, 2013) Οι τύποι πληροφορίας που χρησιμοποιούνται από τα λογισμικά των ΣΓΠ είναι δύο, η χωρική και η περιγραφική. (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) Δεδομένα (Data) Τα ΣΓΠ έχουν τη δυνατότητα να επεξεργαστούν πολλά και διαφορετικά είδη δεδομένων (πχ γραμμικά, υψομετρικά, αεροφωτογραφίες κ.λπ. ). Η γεωβάση στην οποία βρίσκονται τα δεδομένα αποτελείται από μια σειρά ψηφιακών χαρακτηριστικών μιας περιοχής, δημιουργείται από την επίλυση ενός προβλήματος και έχει τη δυνατότητα συντήρησης και εμπλουτισμού με νέα στοιχεία Άνθρωποι (People) Δύο είναι οι κατηγορίες χρηστών, οι τεχνικοί που είναι υπεύθυνοι για το σχεδιασμό και συντήρηση του συστήματος, οι απλοί χρήστες που χρησιμοποιούν τα ΣΓΠ στην καθημερινότητα και στην εργασία τους και οι μηχανικοί/μάνατζερ των ΣΓΠ οι οποίοι τα χρησιμοποιούν στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. σελ

18 Μεθοδολογία (Method) Για την ομαλή λειτουργία ενός ΣΓΠ απαραίτητο είναι να λειτουργεί σύμφωνα με τους κανονισμούς και το σχέδιο του εκάστοτε οργανισμού από τον οποίο χρησιμοποιείται, ώστε η διαχείριση τους να παραμένει σε υψηλό επίπεδο. (Σταθόπουλος, 2008) Διαδίκτυο (Internet) Το διαδίκτυο και τα ΣΓΠ έχουν μια παράλληλη εξελικτική πορεία. Με τη βοήθεια του διαδικτύου καθίσταται πλέον δυνατή η ανταλλαγή πληροφοριών, η συλλογή πληροφοριών μιας γεωγραφικής θέσης και η συμμετοχή σε δημόσιες συζητήσεις σε τοπικό και διεθνές επίπεδο. Η πιο ουσιαστική συμβολή του διαδικτύου στην εξέλιξη των ΣΓΠ ήταν η δημιουργία των κατανεμημένων ΣΓΠ, δηλαδή Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών των οποίων τα συστατικά τους μέρη δεν χρειάζεται να είναι στην ίδια τοποθεσία. Δηλαδή τα συστατικά τους μέρη βρίσκονται σε δικτυωμένους υπολογιστές και επικοινωνούν μεταξύ τους για να συντονίσουν τη δράση τους με ανταλλαγή μηνυμάτων. Πλέον οποιοσδήποτε χρήστης έχει τη δυνατότητα να έχει διεπαφή με το ΣΓΠ από μια κινητή συσκευή, να εισάγει δεδομένα από μια απομακρυσμένη βάση δεδομένων, να τα επεξεργάζεται να τα αποθηκεύει αλλά και να τα μοιράζεται με άλλους χρήστες. Με αυτή τη λειτουργία αυξάνεται η ασφάλεια, επιτυγχάνεται η επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων. (Καϊμάρης και Καρανικόλας, 2012) 1.4. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών μεθόδων διαχείρισης δεδομένων Πίνακας 1. Διαφορές Ψηφιακών και Αναλογικών Δεδομένων Ψηφιακά Δεδομένα ΣΓΠ ευκολία αναθεώρησης ευκολία συντήρησης εύκολη και γρήγορη μεταφορά - διαμοιρασμός της πληροφορίας (συχνά και μέσα από το διαδίκτυο) μικρές απαιτήσεις για αποθηκευτικό χώρο (σε ψηφιακά μέσα) εύκολη, γρήγορη και πολλές φορές αυτοματοποιημένη ανάλυση Πηγή: Χαλκιάς, 2011, Ιδία επεξεργασία Αναλογικά Δεδομένα Παραδοσιακές Μέθοδοι Διαχείρισης πλήρης αναδόμηση ολόκληρου του χάρτη φθορά των αναλογικών χαρτών με το χρόνο αργή μεταφορά (π.χ. με τη χρήση του παραδοσιακού ταχυδρομείου) μεγάλες απαιτήσεις σε αποθηκευτικό χώρο (π.χ. χαρτοθήκες) σημαντικές δυσκολίες, και ανακρίβειες στην ανάλυση (π.χ. μέτρηση εμβαδών) σελ

19 Στον παραπάνω πίνακα συνοψίζονται τα πλεονεκτήματα των ψηφιακών δεδομένων έναντι των αναλογικών που χρησιμοποιούνται στις παραδοσιακές μεθόδους διαχείρισης δεδομένων και σε επόμενες ενότητες αναλύεται σε μεγαλύτερο βαθμό η επικράτηση των ΣΓΠ ως συστήματα διαχείρισης γεωγραφικών δεδομένων, καθώς και τα πλεονεκτήματα τους και μειονεκτήματα τους Πλεονεκτήματα των ΣΓΠ Η καινοτομία που εισήγαγαν τα ΣΓΠ έγκειται στο γεγονός ότι είναι πλέον δυνατή η σύνδεση χωρικής και περιγραφικής πληροφορίας και η δυνατότητα πράξεων μαθηματικών μεταξύ των χαρτών και αυτοματοποίησαν πολλές διαδικασίες που πρωτύτερα πραγματοποιούνταν χειρωνακτικά, κάτι που ήταν πολύ χρονοβόρο και δύσκολο. Πιο συγκεκριμένα, τα πλεονεκτήματα τους σε εντοπίζονται στα παρακάτω: Ταχύτερη ευκολότερη παραγωγή χαρτών με λιγότερο κόστος Κυριαρχία των ψηφιακών χαρτογραφικών δεδομένων έναντι των αναλογικών Διευκόλυνση δημιουργίας τρισδιάστατων ψηφιακών χαρτών Εφικτή η επιδιόρθωση ή η προσθήκη δεδομένων (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) Εξυπηρέτηση ειδικών αναγκών των χρηστών σχετικά με το είδος και την ακρίβεια των γεωγραφικών πληροφοριών Μείωση σε σημαντικό βαθμό του αριθμού των διπλότυπων στοιχείων Παροχή στοιχείων μεγάλης ακρίβειας, λόγω του ψηφιακού τρόπου αποθήκευσής τους Συνεχής πληροφόρηση και επεξήγηση των στοιχείων με τη διευκόλυνση ενημέρωση, ανταλλαγή πληροφοριών και με την πιο εύκολη διανομή στους χρήστες Αξιοποίηση σε ευρύ πεδίο εφαρμογών (Σταθόπουλος, 2008) Εφικτή η μεγέθυνση του χάρτη ή η απεικόνιση σε συγκεκριμένα επίπεδα πληροφορίας. (πχ Google Maps) Πραγματοποίηση διάφορων υπολογισμών και συνδυασμός δεδομένων (πχ χρόνος μιας διαδρομής) Δυνατότητα γεωδικοποίησης (πχ αυτόματος μετασχηματισμός της διεύθυνσης ενός πελάτη σε συντεταγμένες ενός σημείου στον ψηφιακό χάρτη της αντίστοιχης πόλης) Μειονεκτήματα των ΣΓΠ Υψηλό αρχικό κόστος απόκτησης των ΣΓΠ και της τεχνικής υποστήριξης Απαιτήσεις υψηλής ειδίκευσης προσωπικού Προβλήματα κατά τη μετατροπή και καταχώρηση ενός αριθμού δεδομένων σε συγκεκριμένη βάση δεδομένων (Αστάρας) σελ

20 1.5. Διαφορές των ΣΓΠ σε σχέση με τα CAD συστήματα Ο βαθμός αποτελεσματικότητας των ΣΓΠ φαίνεται από τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν σε ποικίλες εφαρμογές που καλύπτουν πολλές πτυχές της καθημερινότητας των χρηστών. Για την πλειονότητα των δεδομένων καθίσταται δυνατή η γεωγραφική συσχέτιση, δηλαδή αυτά τα δεδομένα έχουν συγκεκριμένες γεωγραφικές συντεταγμένες και μπορούν να αξιοποιηθούν από ένα ΣΓΠ. (Σταθόπουλος, 2008) Επιπλέον, χαρακτηρίζονται ως χωρικά δεδομένα και οργανώνονται σε τοπολογικές σχέσεις σε σχέση με το γεωγραφικό χώρο. (ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΔΑΣΟΛΟΓΩΝ) Η κύρια διαφορά των ΣΓΠ με τα συστήματα CAD έγκειται στο γεγονός ότι τα ΣΓΠ χρησιμοποιούν το εργαλείο της τοπολογίας, ενώ στο περιβάλλον των συστημάτων CAD τα αντικείμενα δεν παρουσιάζουν γεωγραφικές σχέσεις μεταξύ τους, δηλαδή δεν υπάρχει τοπολογία που να ομαδοποιεί τα αντικείμενα σε ομάδες για να σχηματίσουν μοντέλα δεδομένων. Επιπροσθέτως, τα ΣΓΠ εστιάζουν κυρίως στην ανάλυση χωρικών δεδομένων αλλά και στη σύνδεση των χωρικών και περιγραφικών πληροφοριών, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα πρόσβασης σε αρχεία μέσω των γεωγραφικών τους τοποθεσιών, ενώ η τεχνολογία CAD ασχολείται με την απεικόνιση αντικειμένων με τη βοήθεια διάφορων συμβόλων. Τα ΣΓΠ έχουν και μια ενσωματωμένη σε αυτά δυναμική βάση γεωγραφικών δεδομένων, από όπου αντλούν τα απαραίτητα στοιχεία για τις διάφορες λειτουργίες. (Φιλιππίδης, 2006) Σημαντική διαφορά τους είναι ότι τα συστήματα CAD μοντελοποιούν αντικείμενα στον πραγματικό κόσμο (γραμμές, τόξα, κύκλους, κείμενο, επίπεδα, τετράγωνα, εσωτερικά δεδομένα κ.λπ.) τα οποία μπορεί να ακουμπούν ή και να υπερκαλύπτουν το ένα το άλλο. Κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει με τα ΣΓΠ. Στα ΣΓΠ υπάρχει η έννοια του δικτύου, για παράδειγμα γραμμές που αντιπροσωπεύουν δρόμους συνδέονται μεταξύ τους. Επιπλέον, τα ΣΓΠ καταλαβαίνουν και αντιλαμβάνονται τις κλειστές περιοχές, δηλαδή τα πολύγωνα και τη σχέση τους με άλλα αντικείμενα, καθώς και γνωρίζουν τις έννοιες της συνδετικότητας, της αγωγιμότητας και της συσχέτισης και έτσι διευκολύνεται η χωρική ανάλυση. Η υπεροχή των ΣΓΠ έναντι ενός απλού σχεδιαστικού πακέτου τεχνολογίας CAD είναι τέλος, προφανής καθώς τα ΣΓΠ έχουν ένα ενσωματωμένο ένα σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων.(ελληνικη ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΔΑΣΟΛΟΓΩΝ) Σε αυτή τη βάση δεδομένων διαχωρίζεται η αποθήκευση των δεδομένων από την απεικόνιση τους, με το συνδυασμό δεδομένων από πολλαπλές πηγές σε μια εικονική αποθήκη δεδομένων. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν με πολλούς και διαφορετικούς τρόπους για την ανάλυση ή την παρουσίαση τους, ενώ τα CAD συστήματα μεταφέρουν και διάφορες άλλες πληροφορίες των αντικειμένων όχι τόσο σχετικές με τα δεδομένα, πχ χρώμα, πάχος κ.λπ. σελ

21 Παρότι φαίνεται η υπεροχή των ΣΓΠ έναντι των συστημάτων CAD, αλλά και η μεγάλη ανάγκη για τη χρήση τους, δεν μπορεί κανένας να ισχυριστεί ότι μόνο αυτά τα συστήματα είναι απαραίτητα για τη χαρτογραφική προσέγγιση. Όλα τα συστήματα εξελίσσονται και εμπλουτίζονται συνεχώς και για αυτό παρατηρείται μια τάση ομογενοποίησης τους προς μια μορφή που η διαχείριση, η ανάλυση και ο σχεδιασμός θα αποτελούν αναπόσπαστα μέρη τους. (PIMA COUNTRY) 1.6. Χρήσεις Εφαρμογές ΣΓΠ Σήμερα, ολοένα και περισσότερες επιστήμες, υπηρεσίες και οργανισμοί χρησιμοποιούν τα πολλαπλά οφέλη που παρέχουν τα ΣΓΠ σε όλο και περισσότερους τομείς τους. Οι τοπικές κοινότητες χρησιμοποιούν τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών για να παρακολουθούν τις ιδιοκτησίες γης, τις εκτιμήσεις ακινήτων και τη φορολογία. Το πεδίο εφαρμογής των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών είναι ευρύτατο καθώς αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν οπουδήποτε η παράμετρος της γεωγραφικής πληροφορίας εμπλέκεται. (Goodchild, 1991) Οι εφαρμογές των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών αναφέρονται παρακάτω πιο ειδικά, ανάλογα με τον τομέα της επιστήμης: Επιχειρήσεις Ανάλυση Αγοράς Τράπεζες και Ασφάλειες ΜΜΕ Εκτίμηση ακινήτων Retail Business Ανάλυση καταναλωτικής συμπεριφοράς Συστήματα λήψης αποφάσεων(καλαβρουζιώτης, 2013) Αγορά Εργασίας Χωρική ανάλυση αγορών εργασίας Σύζευξη προσφοράς ζήτησης Πολιτικές απασχόλησης, ανεργίας και επαγγελματικής κατάρτισης Κινητικότητα εργατικού δυναμικού Μετακινήσεις τόπου εργασίας-κατοικίας (Καλαβρουζιώτης, 2013) Επικοινωνίες Υπηρεσίες προσδιορισμού θέσης Σχεδίαση και ανάλυση δικτύων Στρατός Άμυνα Στρατός- Άμυνα Βελτιστοποίηση Επιχειρήσεων Προγραμματισμός Προμηθειών Συστήματα Διοίκησης & Ελέγχου (Σταθόπουλος, 2008) σελ

22 Γεωργία Επιτάχυνση των διαδικασιών εκτίμησης των ζημιών στις αγροτικές περιοχές Ελαχιστοποίηση των σφαλμάτων μετρήσεων και ποιότητα στα πορίσματα εκτίμησης Μείωση του χρόνου καταβολής των αποζημιώσεων Διασύνδεση διαφορετικών συστημάτων / διαδικασίες ΟΓΑ Βελτίωση της αξιοπιστίας των εκτιμήσεων των ζημιών Εδραίωση της αξιοπιστίας του Οργανισμού Γεωργικής Ασφάλισης Εκσυγχρονισμός διαδικασιών Αμφίδρομη ανταλλαγή πληροφοριών με παρεμφερείς υπηρεσίες Μεγαλύτερη και πιο αναλυτική υποστήριξη για επακριβή καλλιέργεια Κατανόηση ρίσκων για πιθανές δυνητικές ζημιές ή απώλειες Αποδοτικότερη επένδυση και καταμερισμός του κόστους Αποτελεσματικότερος αυτοματισμός εργασιών Αποδοτικότερη πρόσβαση σε κρατικές υπηρεσίες και δεδομένα (Σκαφίδα, 2014) Δημόσια Διοίκηση Δημόσια Διοίκηση Κυβερνητικές υπηρεσίες Πολιτική Προστασία (Διαχείριση φυσικών καταστροφών πχ πυρκαγιών, σχέδια εκκενώσεως περιοχών, άμεση επέμβαση και βοήθεια κ.λπ) Καθημερινό επιχειρησιακό πλάνο των υπηρεσιών Παράγοντες κοινωνικοοικονομικής ανάπτυξης Στατιστική Διαχείριση υπηρεσιών (Σκαφίδα, 2014) Επιχειρήσεις Κοινής Ωφέλειας Διαχείριση δικτύων νερού, ηλεκτρικού, φυσικού αερίου και τηλεφώνου (Σταθόπουλος, 2008) Ιστορία Ψηφιοποίηση και γεωαναφορά ιστορικών χαρτών δυνατότητα σύγκρισης με άλλες χρονικές περιόδους Απεικόνιση διοικητικών διαιρέσεων και συνόρων προηγούμενων ιστορικών περιόδων για την παραγωγή στατιστικών στοιχείων Γεωαναφορά ιστορικών δεδομένων, δημογραφικά ή κοινοτικά και ενσωμάτωση τους σε χωρικά δεδομένα ανά το χρόνο (Σκαφίδα, 2014) Αρχαιολογία Μοντελοποίηση και πρόβλεψη αρχαιολογικών χώρων σε χερσαία έργα για τις συνέπειες τους σε αυτούς (Σκαφίδα, 2014) Διαχείριση και αποκατάσταση μετά από φυσικές καταστροφές Προβλέψεις φθορών και ζημιών υλικής φύσης ( πχ σε κτίρια, καταφύγια) Προβλέψεις για ενδεχόμενες απώλειες ανθρώπινων ζωών (Σταθόπουλος, 2008) σελ

23 Περιβάλλον Διαχείριση Φυσικών Πόρων Ανάλυση μολυσμένων χώρων Ανάλυση περιβαλλοντολογικού κινδύνου Διαχείριση δασών, αγροτικών περιοχών, υδροβιότοπων κ.λπ. Διαχείριση ορυχείων μεταλλείων (Σταθόπουλος, 2008) Υπολογισμός μεγέθους αποθεμάτων Εποπτεία μεταβολών αποθεμάτων Ανάλυση καταλληλότητας άντλησης και χρήσης Εκτίμηση σεναρίων εξέλιξης φυσικών πόρων Υπολογισμός και πρόβλεψη πιθανών επιπτώσεων (Σκαφίδα, 2014) Διαχείριση οικοσυστημάτων, Πολιτικές προστασίας και πρόληψης Συστήματα λήψης αποφάσεων Υποδείγματα αλληλεπιδράσεων οικονομικών και περιβαλλοντικών συστημάτων Επιχειρησιακή έρευνα (Καλαβρουζιώτης, 2013) Πυροσβεστική, Δασική Υπηρεσία, Αστυνομία Πολιτικές πρόληψης και αντιμετώπισης εκτάκτων αναγκών, Ελαχιστοποίηση διαδρομών, κόστους (Καλαβρουζιώτης, 2013) Συγκοινωνίες - Μεταφορές Δρομολόγηση και διαχείριση στόλου οχημάτων Ανάλυση κίνησης, επιλογή δρομολογίων (Σταθόπουλος, 2008) Σχεδιασμός μεταφορών και υποδομών Επιλογή βέλτιστης διαδρομής Διαχείριση και έλεγχος κυκλοφορίας Ασφάλεια δρομολογίων (Σκαφίδα, 2014) Διαχείριση συστημάτων μεταφορών (οδικών, ακτοπλοϊκών, αεροπορικών) Διαχείριση αστικών συγκοινωνιών Πολιτική πρόληψης ατυχημάτων (Καλαβρουζιώτης, 2013) Δίκτυα διανομών, πωλήσεων και χωροθετήσεις κατανομών: Ανάλυση και διαχείριση δικτύων διανομών προϊόντων και υπηρεσιών (Καλαβρουζιώτης, 2013) Τουρισμός Αποθέματα Καταγραφές τουριστικών καταλυμάτων Επιλογή και ανάδειξη των κατάλληλων περιοχών για τουριστική εκμετάλλευση Διαχείριση επισκεπτών, ροή και έλεγχος διαδρομής Καταγραφή των επιδράσεων του τουρισμού Ανάλυση μορφής και σχέσης αντίστοιχα για την κάθε χρήση Πρόβλεψη και αποφυγή επιπτώσεων του τουρισμού (Σκαφίδα, 2014) σελ

24 Εκπαίδευση Υγεία - Πρόνοια Πολιτική διαχείρισης παροχών εκπαίδευσης Πολιτική διαχείρισης υγείας-πρόνοιας Περιοχές ειδικών χαρακτηριστικών, Χωροθετήσεις-κατανομές κέντρων εξυπηρέτησης, Περιοχές εξυπηρέτησης Οργάνωση ιατρικών υποδομών Στατιστικά αποτελέσματα από την παροχή υπηρεσιών Ευκολία προσβασιμότητας σε ιατρικές εγκαταστάσεις Παροχή πληροφόρησης για τα διάφορα ιατρικά περιστατικά Κάλυψη ιατρικών αναγκών (Καλαβρουζιώτης, 2013) Ζήτηση ιατρικού προσωπικού ανά περιοχή (Σκαφίδα, 2014) Περιφερειακός Προγραμματισμός Σχεδιασμός Χωρική ανάλυση περιφερειακών ανισοτήτων, Διαχείριση ολοκληρωμένων αναπτυξιακών προγραμμάτων και βάσεων κοινωνικό-οικονομικών δεδομένων Επενδυτικά σχέδια και εναλλακτικές στρατηγικές Χωροθετήσεις - κατανομές οικονομικών δραστηριοτήτων Αξιολόγηση περιφερειακών και τοπικών αναπτυξιακών προγραμμάτων Συστήματα λήψης αποφάσεων (Καλαβρουζιώτης, 2013) Αστικός Προγραμματισμός Σχεδιασμός Χωρική ανάλυση αστικών περιοχών, δήμων, γειτονιών Διαχείριση ολοκληρωμένων προγραμμάτων αστικής ανάπτυξης Πολιτική αναπλάσεων Πολιτική χρήσεων γης Δόμηση Κτηματολόγιο (Καλαβρουζιώτης, 2013) Κτηματολόγιο Χρήσεις Γης Κτηματογράφηση Εφαρμογές κτηματολογίου [ιδιοκτησία και δικαιώματα γης, φορολογία, εκτίμηση γης (land assessment), μεγιστοποίηση χρήσης γης, ανάλυση χρήσεων γης κ.λπ. ] (Σταθόπουλος, 2008) Πυκνότητα πληθυσμού Πλήθος νοικοκυριών / κατοικιών Κατανομή εισοδημάτων Διασπορά επιχειρήσεων Απεικόνιση θέσης ανταγωνιστικών επιχειρήσεων Ζώνες επιρροής κέντρων πωλήσεων Ζώνες ευθύνης πωλητών Γεωκωδικοποίηση- Βάσεων Δεδομένων Χρήσεις γης (Geomatics) Τεχνική υποδομή Διαχείριση δικτύων ύδρευσης αποχέτευσης, ενέργειας, τηλεπικοινωνιών, Προσδιορισμός περιοχών εξυπηρέτησης Χωροθετήσεις-κατανομές (Καλαβρουζιώτης, 2013) σελ

25 Φορολογία: Φορολογία ακίνητης περιουσίας Διαχείριση φορολογικών στοιχείων (Καλαβρουζιώτης, 2013) 1.7. Ερωτήματα που μπορούν να απαντηθούν με τη βοήθεια των ΣΓΠ Ένας αποτελεσματικός τρόπος για να μπορέσει να οριστεί αλλά και να αξιοποιηθεί ένα ΣΓΠ είναι με την παράθεση των ερωτημάτων του οποίου η τεχνολογία μπορεί να δώσει απάντηση. Οι κατηγορίες των ερωτημάτων αναφέρονται στον παρακάτω πίνακα: Πίνακας 2:Κατηγορίες και Παραδείγματα ερωτημάτων που απαντά ένα ΣΓΠ Κατηγορίες Τοποθεσία - Location Κατάσταση - Condition Δρομολόγηση - Routing Τάσεις - Trends Μοτίβα - Patterns Μοντελοποίηση - Modelling Α-χωρικές ερωτήσεις - Aspatial questions Χωρικές ερωτήσεις Πηγή: Σταθόπουλος, 2008, Ιδία επεξεργασία Παραδείγματα ερωτημάτων "Τι βρίσκεται στην περιοχή;" Παραλλαγή της πρώτης, Ερωτήματα τύπου "Τοποθεσίες που πληρούν ορισμένες συνθήκες" "Ποια είναι η ταχύτερη/ κοντινότερη διαδρομή για τον τάδε προορισμό; " "Ποια αλλαγή έχει παρατηρηθεί στην περιοχή τουτα τελευταία 20 έτη;" "Ποιες είναι οι διαδρομές διάδοσης ενός ιού;" " Ποια θα είναι η επίδραση στο περιβάλλον από την κατασκευή ενός έργου;" "Ποιος είναι ο αριθμός των εργαζομένων σε έναν τομέα ;" "Πόσες τράπεζες υπάρχουν σε ακτίνα 5 χιλιομέτρων από το κέντρο της πόλης;" Παραδείγματα συγκεκριμένων ερωτήσεων που απαντάει ένα ΣΓΠ 1. Τι υπάρχει στην περιοχή που μελετάμε; 2. Υπάρχει περιοχή που να παρουσιάζει περιορισμούς; 3. Τι αλλαγές έγιναν στη περιοχή σε διάστημα συγκεκριμένης χρονικής περιόδου; 4. Ποιο μοντέλο είναι δυνατόν να περιγράψει καλύτερα τα δεδομένα της περιοχής; 5. Τι θα γίνει αν αλλάξουν κάποιες ή όλες οι παράμετροι; 6. Που είναι το αντικείμενο Α; 7. Που είναι το Α σε σχέση με το Β; 8. Πόσο μεγάλο είναι το Β (έκταση, περίμετρο, κ.λπ.); σελ

26 9. Τι βρίσκεται στο σημείο με συντεταγμένες x1, x2; 10. Ποια αντικείμενα είναι δίπλα στα αντικείμενα με συγκεκριμένους συνδυασμούς ιδιοτήτων; κ.λπ. (ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΔΑΣΟΛΟΓΩΝ) Η ιδιότητα των ΣΓΠ που τους επιτρέπει να δίνουν απαντήσεις σε όλα τα παραπάνω ερωτήματα αναδεικνύει και τη δυνατότητα του για ανάλυση. Τα ερωτήματα μπορεί να είναι: (Χαλκιάς, 2011) απλά ερωτήματα στη βάση περιγραφικών δεδομένων ερωτήματα στα οποία σε κάποιο βαθμό εμπλέκεται τόσο η χωρική όσο και η θεματική διάσταση των οντοτήτων) ερωτήματα τα οποία συσχετίζουν γεωγραφικές οντότητες ερωτήματα τα οποία απαιτούν διενέργεια μετρήσεων πολύπλοκα ερωτήματα η απάντηση των οποίων απαιτεί κάποιου είδους εξειδικευμένης χωρικής μοντελοποίησης (Χαλκιάς) ΚΕΦΑΙΛΑΙΟ Β: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΕ 3D ΜΟΡΦΗ-3D GIS 2.1. Οι βασικές αρχές της Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Τι είναι ένα Μοντέλο και τι σκοπούς εξυπηρετεί; Ένα μοντέλο δεδομένων αποτελεί ένα σύνολο δομών για την περιγραφή και αναπαράσταση επιλεγμένων πτυχών της πραγματικότητας. (Καϊμάρης και Καρανικόλας, 2012) Στην ψηφιακή του μορφή είναι η ίδια η βάση δεδομένων, η οποία δεν είναι μόνο μια συλλογή δεδομένων αλλά συμπεριλαμβάνει και σχέσεις μεταξύ των στοιχείων των δεδομένων, κανόνες και διεργασίες για να αλλάξουν τα δεδομένα ανεξάρτητα από το πώς είναι αποθηκεμένα τα συστατικά μέρη του μοντέλου. Τα συστατικά του μέρη μπορεί να βρίσκονται σε ένα σύνολο δεδομένων ή ξεχωριστά, ανάλογα και με το σύστημα διαχείρισης της βάσης δεδομένων (DBMS) (Pilouk, 1996) Συστατικά μέρη ενός μοντέλου Ένα μοντέλο στη μορφή μιας βάσης δεδομένων απαιτεί την κατηγοριοποίηση των πλευρών της πραγματικότητας σε συστατικά μέρη τα οποία θα διαχειρίζονται από ένα σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων. Τα συστατικά του μέρη είναι τα εξής: (Pilouk, 1996) Τύποι αντικειμένων, κλάσεις δηλαδή χωρικών οντοτήτων σε ένα γεωχωρικό μοντέλο. Πχ δρόμος, πόλη, χρήσεις γης κ.λπ. Γεωγραφικές σχέσεις, που είναι χωρικές σχέσεις που αποτελούν ενώσεις μεταξύ δύο ή περισσότερων αντικειμένων. Πχ ένας δρόμος Α περνάει διαμέσου της πόλης Β σελ

27 Ιδιότητες και γνωρίσματα αντικειμένων, που είναι τα αισθητά χαρακτηριστικά για ένα χωρικό αντικείμενο ή μια γεωγραφική σχέση. Μια ιδιότητα ή ένα γνώρισμα είναι η μικρότερη μονάδα ( μη-χωρική) στο μοντέλο και πρέπει να συσχετιστεί με έναν τύπο αντικειμένου ή μια γεωγραφική σχέση για να αποκτήσει σημασία. Η ταξινόμηση τους σε δισδιάστατα ή όχι, ανάλογα με το αν είναι γραμμές, σημεία ή πολύγωνα αποτελεί την κατηγοριοποίηση τους σε απλά γνωρίσματα. Αν προστεθεί και η τοπολογία σε αυτά ονομάζονται τοπολογικά. Τα τοπολογικά γνωρίσματα επιτρέπουν την επικύρωση της γεωμετρίας των αντικειμένων, την ανίχνευση δικτύων και τον έλεγχο της γειτνίασης των πολυγώνων. (Καϊμάρης και Καρανικόλας, 2012) Κανόνες, δηλαδή ένα σετ κανόνων και περιορισμών που κυριαρχούν στη δομή του περιεχομένου, στην ακεραιότητα και στην λειτουργική δραστηριότητα του μοντέλου και εφαρμόζεται σε όλο το μοντέλο. Πχ ένας κανόνας που ξεκινάει με το «κάθε κλάση περιέχει αντικείμενα ενός μόνο γεωμετρικού τύπου» καταλήγει σε κανόνα που δεν επιτρέπει σε μια περιοχή να ανήκει στην κατηγορία αντικειμένων που είναι γραμμές. Χωρικές διεργασίες, που είναι ενέργειες που αλλάζουν την κατάσταση της αναπαράστασης ενός πραγματικού αντικειμένου που μοντελοποιείται ή που αποκομίζουν επιπρόσθετες πληροφορίες από την τρέχουσα αναπαράσταση. Οι διεργασίες αναγνωρίζονται από τα γεγονότα. Διακρίνονται δύο τύποι διεργασιών: οι τυπικές και καθορισμένες από το χρήστη. Οι τυπικές διεργασίες παρέχονται για εργασίες ρουτίνας. Οι καθορισμένες από το χρήστη κατασκευάζονται με το συνδυασμό διαφορετικών τύπων και ακολουθιών τυπικών λειτουργιών. (Pilouk, 1996) Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Στα παρακάτω διαγράμματα, απεικονίζονται οι φάσεις για να φτάσει κάποιος στην κατασκευή του μοντέλου και τα στάδια γεωχωρικής μοντελοποίησης αναλυτικά, αντίστοιχα. σελ

28 Εικόνα 2: Φάσεις ενός Γεωχωρικού Μοντέλου (Πηγή: Pilouk, 1996, Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 3: Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης (Πηγή: Pilouk, 1996, Ιδία επεξεργασία) σελ

29 Συγκεκριμένα, προκειμένου να μπορέσει να κατασκευαστεί το γεωχωρικό μοντέλο πρέπει να προηγηθούν οι φάσεις του σχεδιασμού και της κατασκευής και να ακολουθήσει και η φάση της συντήρησης. Η φάση του σχεδιασμού περιλαμβάνει όλες τις διαδικασίες της αφαίρεσης, τον εννοιολογικό σχεδιασμό, το λογικό σχεδιασμό αλλά και το φυσικό σχεδιασμό. Τα προϊόντα του εννοιολογικού σχεδιασμού αναφέρονται ως εννοιολογικά μοντέλα ή μοντέλα δεδομένων. Ο λογικός σχεδιασμός ορίζει όλα τα στοιχεία που καθίστανται αναγκαία για την κατασκευή του μοντέλου, χωρίς τον ορισμό του πραγματικού μεγέθους ή είδους του κάθε στοιχείου του. Αυτός ο σχεδιασμός καταλήγει σε ένα λογικό μοντέλο ή αλλιώς σε μια δομή δεδομένων. Τέλος, ο φυσικός σχεδιασμός καθορίζει το πραγματικό μέγεθος και τύπο του κάθε στοιχείου για την ενσωμάτωση τους στο μοντέλο. (Δημοπούλου, 2015) Το σχεδιασμό του μοντέλου ακολουθεί ο σχεδιασμός και η εκτέλεση των απαραίτητων λειτουργιών και του περιβάλλοντος διεπαφής για να μπορέσει να πραγματοποιηθεί η κατασκευή και η μετέπειτα εκμετάλλευση του μοντέλου. Το αποτέλεσμα του μοντέλου αποτελεί ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών. Μετά την κατασκευή του θα πρέπει να υπάρξει και η φάση της συντήρησης, προκειμένου να παραμείνει συμβατό με την πραγματικότητα, η οποία φάση εμπεριέχει τις λειτουργίες της εισαγωγής, της διαγραφής και της τροποποίησης. (Pilouk, 1996) Ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 90 τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών αποτέλεσαν εκλεπτυσμένα συστήματα για τη διαχείριση και ανάλυση της χωρικής και θεματικής πληροφορίας σε χωρικά αντικείμενα. Η ανάγκη, λοιπόν, για πληροφορία σε τρισδιάστατη μορφή αυξάνεται συνεχώς, διότι η ανάλυση σε δισδιάστατη μορφή παρουσίασε αρκετούς περιορισμούς. Πεδία εφαρμογής των συστημάτων 3D GIS αποτελούν ο αστικός σχεδιασμός, η παρακολούθηση του περιβάλλοντος, οι υπηρεσίες δημόσιας διάσωσης, οι τηλεπικοινωνίες και ο σχεδιασμός τοπίου. (Stoter και Zlatanova, 2003) 2.2. Τι είναι ένα 3D GIS μοντέλο Το 3D GIS θεωρείται ένα πεδίο στο οποίο πραγματοποιούνται εντατικές έρευνες. Ένα τέτοιο σύστημα πρέπει να έχει την ικανότητα να διατηρεί και να αναλύει με τρισδιάστατο τρόπο τις χωρικές και θεματικές ιδιότητες των πραγματικών γεωγραφικών αντικειμένων, να ενσωματώνει όλα τα απαραίτητα στοιχεία σε ένα τρισδιάστατο χωρικό μοντέλο και να παρέχει λειτουργίες αποτελεσματικές για τη δημιουργία και αξιοποίηση ενός τρισδιάστατου μοντέλου. Με την υλοποίηση αυτών των λειτουργιών θα μπορεί να αναδομηθεί ένα μοντέλο υψηλής ποιότητας και μεγάλης ακρίβειας το οποίο θα αναπαριστά όλες τις πλευρές της πραγματικότητας. Η πολυπλοκότητα του χωρικού μοντέλου καθορίζει και τη λειτουργικότητα του, το οποίο αποτελεί και τη θεμέλια βάση όλου του συστήματος. (Pilouk, 1996) Η αυξημένη πολυπλοκότητα των διαδικασιών σε πολλές εφαρμογές απαιτεί την ενσωμάτωση των χωρικών και θεματικών 3D δεδομένων με τις αμοιβαίες σχέσεις μεταξύ τους. Τα ήδη υπάρχοντα συστήματα είτε αποτυγχάνουν να αντιμετωπίσουν και την τρισδιάστατη γεωμετρία ή στερούνται εκτεταμένης χωρικής και θεματικής ανάλυσης. Για αυτό το λόγο η πιο ασφαλής και επιτυχής επιλογή είναι ένα 3D GIS σελ

30 σύστημα, διότι αυτό διατηρεί τη θεματική και χωρική πληροφορία, αλλά και την τρισδιάστατη τοπολογία. (Tempfli και Zlatanova, 2000) 2.3. Τύποι 3D GIS μοντέλων Γεωμετρικά μοντέλα Τα γεωμετρικά μοντέλα είναι ευρέως διαθέσιμα και χρησιμοποιούνται πολύ. Είναι τα πιο απλά και γρήγορα 3D μοντέλα και απαιτούν από τα υφιστάμενα Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων να είναι συμβατά για τη διαχείριση χωρικών δεδομένων. Τα μοντέλα αυτά διατηρούν τις συντεταγμένες μαζί με τα αντικείμενα, αλλά δημιουργούν μεγάλο όγκο δεδομένων, γιατί για παράδειγμα ένα ζεύγος συντεταγμένων μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές στην περιγραφή ενός από τα χαρακτηριστικών του. (Lee και Zlatanova, 2008) Τοπολογικά μοντέλα Για τα 3D τοπολογικά μοντέλα έχουν γίνει πολλές έρευνες, αλλά δεν υπάρχει ακόμα διαθέσιμη εφαρμογή που να στηρίζει τρισδιάστατη τοπολογία. Τα μοντέλα αυτά χρειάζονται αναγνωριστικές ιδιότητες για όλα τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό των χαρακτηριστικών και των σχέσεων που δημιουργούνται μεταξύ τους. (Lee και Zlatanova, 2008) Τα τοπολογικά μοντέλα είναι ιδιαίτερα χρήσιμα, καθώς διατηρούν συνέπεια στα δεδομένα, αποφεύγουν τον πλεονασμό στην αποθήκευση των δεδομένων και πραγματοποιούν χωρικές αναλύσεις που είναι εύκολες στην εκτέλεση τους. Η πολυπλοκότητά τους, όμως, είναι πιο μεγάλη από τα τρισδιάστατα γεωμετρικά μοντέλα. (Zlatanova, 2013) Σημασιολογικά μοντέλα Απαραίτητο στοιχείο για τα τρισδιάστατα αντικείμενα είναι, εκτός από τη γεωμετρία και την τοπολογία, η σημασιολογία. Για την τρισδιάστατη μοντελοποίηση αστικού τοπίου υπάρχουν λίγα σημασιολογικά μοντέλα. Τα κτίρια και τα αντικείμενα εδάφους είναι τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά για την απεικόνιση ενός τρισδιάστατου μοντέλου πόλης. (Zlatanova, 2013) 2.4. Τεχνικές μοντελοποίησης δεδομένων Οι τεχνικές μοντελοποίησης που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μοντέλων στον τρισδιάστατο χώρο είναι οι εξής και αναλύονται παρακάτω: Η μοντελοποίηση βάσει εικόνων, η φωτογραμμετρική μοντελοποίηση, η αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση, η κανονιστική μοντελοποίηση και τέλος η παραμετρική μοντελοποίηση Μοντελοποίηση βάσει εικόνων Image Based Modelling (IBM) Η τεχνική της μοντελοποίησης βάσει εικόνων ή αλλιώς Image Based Modelling (IBM) είναι αυτή που δημιουργεί μοντέλα για φυσικά υπάρχοντα αντικείμενα. Εδώ η σελ

31 τρισδιάστατη γεωμετρία απαιτεί πολλαπλές εικόνες στο επίπεδο του εδάφους, προκειμένου να δημιουργηθεί ένα πλέγμα τρισδιάστατου κτιρίου και οι υφές του αποδίδονται με τη χρήση εικόνων. Αυτή η διαδικασία μπορεί να αυτοματοποιηθεί και έτσι να κλιμακωθεί, ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία προορίζεται το εκάστοτε μοντέλο. (Quan, 2010) Τέτοιου είδους τεχνική χρησιμοποιείται για την κατασκευή βελτιστοποιημένων μοντέλων με υψηλό επιθυμητό ρεαλισμό. Η μοντελοποίηση βάσει εικόνων είναι η τεχνική που χρησιμοποιεί τις φωτογραφίες για να καθορίσει τη γεωμετρία ενός σκηνικού, το φωτισμό, τα χαρακτηριστικά ανάκλασης, καθώς και τις κινηματικές ιδιότητες, γεγονός που αποδεικνύει ότι η φωτορεαλιστική μοντελοποίηση με τη χρήση αυτής της μεθόδου είναι πιο εύκολη. Σημαντική εξέλιξη στα λογισμικά μοντελοποίησης βάσει εικόνων αποτελεί η δυνατότητα παραγωγής νεφών σημείων από ένα σύνολο εικόνων η οποία θα έχει ως τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία τρισδιάστατων αντικειμένων μεγάλης ακρίβειας, με την πρωτύτερη βαθμονόμηση του λογισμικού για τη διόρθωση παραμορφώσεων του φακού. (Τρανάκα, 2014) Εικόνα 4: Παράδειγμα μοντελοποίησης βάσει εικόνων IBM, (Πηγή: Debevec, κ.ά, 1996) Αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση Η αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο το οποίο αποτελείται από τις διαδικασίες της προσομοίωσης, της μοντελοποίησης, της ποιοτικής συλλογιστικής, τα γραφήματα δεσμών, καθώς και τα δυναμικά συστήματα.το αντικείμενο αυτού του νέου πεδίου είναι κυρίως η ανάπτυξη κατάλληλων εργαλείων για τη διαδικασία της μοντελοποίησης που θα έχουν την ικανότητα να διορθώσουν, να ολοκληρώσουν και να καταστήσουν κατάλληλο ένα μοντέλο, γεγονός που διευκολύνεται με την αυτοματοποίηση της συναρμολόγησης των διάφορων υπομοντέλων του αρχικού μοντέλου. (Smith και Xia, 1996) σελ

32 Αυτού του είδους η μοντελοποίηση είναι ευρέως διαδεδομένη στο πεδίο του αστικού σχεδιασμού, ιδίως στην τρισδιάστατη αναπαράσταση των μοντέλων πόλεων. Πλέον, διατίθεται από διάφορες υπηρεσίες στο διαδίκτυο, οι οποίες προσφέρουν αστικές εικόνες και γεωγραφικές πληροφορίες σε παγκόσμια κλίμακα. Για αυτό το σκοπό προτιμώνται κυρίως οι αεροφωτογραφίες ανεξάρτητα από το γεγονός ότι μπορεί να παρουσιάζουν χαμηλότερη ανάλυση, διότι τα δεδομένα Lidar δεν είναι πάντα προσβάσιμα στο χρήστη ή θεωρούνται ελλιπή και αποσπασματικά. Το βασικό πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η ποιότητα και η ποσότητα των δεδομένων που συλλέγονται. (Hu, 2016) Εικόνα 5: Παράδειγμα υψηλής ανάλυσης αεροφωτογραφιών (Πηγή: Hu, 2016) Εικόνα 6: Παράδειγμα χαμηλής ποιότητας εικόνων από δεδομένα Lidar (Πηγή: Hu, 2016) Φωτογραμμετρική μοντελοποίηση Η αυτοματοποιημένη αναδόμηση κτιρίων είναι ένα ζήτημα το οποίο είναι εξαιρετικά σημαντικό για μια μεγάλη γκάμα εφαρμογών. Η διαδικασία της αναδόμησης τους με τη χρήση μόνο αεροφωτογραφιών ως πηγή δεδομένων παρότι θεωρείται οικονομική και ταχεία μέθοδος, αποδείχτηκε πρόκληση. Ωστόσο, η πολυπλοκότητα αυτής της διαδικασίας μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με το συνδυασμό αεροφωτογραφιών μαζί με άλλες πηγές δεδομένων, γεγονός που θα έχει ως αποτέλεσμα να αξιοποιηθούν όλα τα σελ

33 δυναμικά στοιχεία των φωτογραφιών αλλά και άλλου τύπου δεδομένων. Ειδικότερα, πραγματοποιείται ο εντοπισμός των γεωμετρικών αντικειμένων στις αεροφωτογραφίες και έτσι, μπορούν να υλοποιηθούν ακριβείς απεικονίσεις, εφόσον οι κλίμακες είναι γνωστές. (Χναράκης, 2009) Εικόνα 7: Διαδικασία μοντελοποίησης μιας πόλης με τη χρήση αεροφωτογραφιών (Πηγή: Virtuel, 2009) Κανονιστική μοντελοποίηση Με τον όρο κανονιστική μοντελοποίηση ή αλλιώς Procedural Modeling εννοούμε μια διαδικασία η οποία αποτελείται από ένα σύνολο από διάφορες τεχνικές σε γραφικά υπολογιστών για τη δημιουργία 3D μοντέλων και υφών μέσω κανόνων και η οποία επιτρέπει τη διεύρυνση της βάσης δεδομένων. Παράδειγμα κανονιστικής μοντελοποίησης αποτελεί και η generative modelling, καθώς και τα L-Systems και τα fractals. Τα L-Systems χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση της ανάπτυξης των φυτών ή για την ανάπτυξη αστικών δομών και βασίζονται στην αναδημιουργία κανόνων παράλληλων συμβόλων (strings) και ενδείκνυνται για τη μοντελοποίηση οργανικών αντικειμένων και fractals. Οι κανόνες οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε αυτή τη διαδικασία μοντελοποίησης είτε ενσωματώνονται στον αλγόριθμο του οποίου η ρύθμιση γίνεται από παραμέτρους, είτε διαχωρίζονται από τη μηχανή αξιολόγησης. Το εξαγόμενα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε παιχνίδια, ταινίες, να διαμοιραστούν μέσω διαδικτύου ή να επεξεργασθούν από το χρήστη χειροκίνητα. Σε αυτή τη διαδικασία μοντελοποίησης ο περιορισμένος αριθμός δεδομένων εισόδου παράγει ποικίλα δεδομένα εξόδου και δεν είναι απαραίτητο αυτή η διαδικασία να σχεδιαστεί ή να αποθηκευτεί και να διαβιβαστεί. (Τρανάκα, 2013) Στη συγκεκριμένη τεχνική η διαδικασία μοντελοποίησης είναι δυναμική και αποδεικνύεται πως καθίσταται δυνατή η κατασκευή ακόμα και περίπλοκων σχημάτων σελ

34 με τη σταδιακή τους δημιουργία μέσω λειτουργιών και κανόνων με το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτό της αναπαράστασης κτιρίων με σύνθετη γεωμετρία. Ο δυναμισμός της κανονιστικής μοντελοποίησης έγκειται στο γεγονός ότι συνθέτει απλούς κανόνες με τη βοήθεια των οποίων πραγματοποιείται η κωδικοποίηση σημασιολογικών και γεωμετρικών σχέσεων. (Χναράκης, 2010) Εικόνα 8: Παράδειγμα κατασκευής κτιρίου πολύπλοκου σχήματος (Πηγή:City Engine Help, Manual) Ένα σημαντικό στοιχείο της διαδικασίας αυτής είναι και η χρήση της γραμματικής σχήματος ή αλλιώς Computer Grammar Architecture Shape Grammar (CGA) η οποία αποτελεί μια μοναδική γλώσσα προγραμματισμού για την παραγωγή αρχιτεκτονικού περιεχομένου. Αυτή η ιδέα της μοντελοποίησης που βασίζεται στη γραμματική ενός σχήματος έχει να κάνει με τον καθορισμό κανόνων οι οποίοι αυξάνουν τα επίπεδα λεπτομέρειας. Εικόνα 9: Παράδειγμα CGA κανόνα στο πρόγραμμα City Engine, και aαποτέλεσμα εκτέλεσης του κανόνα (Πηγή:City Engine Help, Manual) Παραμετρική μοντελοποίηση Ένα παραμετρικό μοντέλο συλλαμβάνει όλες τις πληροφορίες του σχετικά με τα δεδομένα των παραμέτρων του και έτσι έχει τη δυνατότητα να προβλέψει τις μελλοντικές τιμές δεδομένων του. Η μέθοδος της παραμετρικής μοντελοποίησης δέχεται ότι όλα τα αντικείμενα κατασκευάζονται σύμφωνα με ένα σύνολο από κανόνες σελ

35 και χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο σε εφαρμογές στον τομέα της πολεοδομίας, για τη δημιουργία προσομοιώσεων, καθώς και για εκπαιδευτικούς σκοπούς, αλλά και για ταινίες και για παιχνίδια, διότι δεν χρειάζονται υψηλό κόστος και χρόνο για την κατασκευή των μοντέλων. (Wonka, 2003) Εικόνα 10: Παράδειγμα μετατροπής απλών υφών προσόψεων αυθαίρετης ανάλυσης σε σημασιολογικά τρισδιάστατα μοντέλα υψηλής ανάλυσης. (Πηγή: Muller, κ.ά, 2007) Επιπλέον, η μέθοδος αυτή ενδείκνυται για την τροποποίηση του επιπέδου λεπτομέρειας LOD κατά τη διαδικασία κατασκευής ενός κτιρίου με παρόμοιες μεθόδους με αυτές της μοντελοποίησης βάσει εικόνων (IBM) Οργάνωση τρισδιάστατων δεδομένων Τρισδιάστατη Αναπαράσταση Κατασκευαστική Στερεή Γεωμετρία - CSG Για τη μοντελοποίηση των τρισδιάστατων αντικειμένων, υπάρχουν αρκετοί τρόποι, όπως αυτοί αναφέρονται παρακάτω. Η τεχνική της Κατασκευαστικής Στερεής Γεωμετρίας (CSG) είναι πια προσέγγιση για τη μοντελοποίηση τρισδιάστατων αντικειμένων από στερεά αντικείμενα. Η στερεοσκοπική μοντελοποίηση προέρχεται από τα CAD συστήματα και τα θεμελιακά της στοιχεία είναι οι σφαίρες, οι κύβοι και οι κύλινδροι και οι διάφορες παράμετροι τους. Σε αυτά τα στοιχεία εφαρμόζονται λειτουργίες όπως η ένωση, η τομή και η διαφοροποίηση, προκειμένου να κατασκευαστούν τα τρισδιάστατα μοντέλα. Το βασικό πλεονέκτημα της τεχνικής αυτής είναι ότι τα αντικείμενα αυτά αναπαρίστανται ακριβώς όπως είναι, ενώ μειονέκτημα μπορεί να αποτελέσει η πολυπλοκότητα των σχέσεων και των τύπων των αντικειμένων στον πραγματικό κόσμο. (Stoter και Zlatanova, 2003) σελ

36 Εικόνα 11: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης κόμβων που χρησιμοποιούνται για τη διχοτόμηση, την ένωση και τη διαφοροποίηση (Πηγή: Zottie, 2012) Ψηφιδωτή αναπαράσταση Voxel Ένας δεύτερος τύπος τρισδιάστατης αναπαράστασης είναι η ψηφιδωτή αναπαράσταση, δηλαδή η χρήση κανάβου στον τρισδιάστατο χώρο με τη βοήθεια των ψηφίδων (pixels). Το τρισδιάστατο αντικείμενο αναπαρίσταται εδώ ως μια παράταξη τρισδιάστατου κύβου ή σφαίρας με κάθε στοιχείο να φέρει τιμές δεδομένων, είτε τελεστές Boolean είτε πραγματικές. Οι ψηφίδες είναι κατάλληλες για τη μοντελοποίηση συνεχών φαινομένων όπως φαινόμενα γεωλογίας, εδάφους, κ.λπ. και είναι ομαλές ως προς τις μονάδες που χρησιμοποιεί το μοντέλο. Μειονεκτήματα τους αποτελεί το γεγονός ότι τα δεδομένα υψηλής ανάλυσης απαιτούν μεγάλο όγκο χώρου σε έναν υπολογιστή και το ότι μια επιφάνεια δεν είναι ομαλή από τη φύση της. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικόνα 12: Παραδείγματα τρισδιάστατης ψηφιδωτής αναπαράστασης Voxel (Πηγή: Βικιπαίδεια, 2012) σελ

37 Χρήση τετράεδρων TEN Μια τρίτη μέθοδος για την αναπαράσταση τρισδιάστατων δεδομένων είναι με τη βοήθεια τετράεδρων (TEN). Ένα τετράεδρο είναι η πιο απλή τρισδιάστατη μορφή και αποτελείται από 4 τρίγωνα που σχηματίζουν ένα κλειστό αντικείμενο με συγκεκριμένες συντεταγμένες στον τρισδιάστατο χώρο. Με τα τετράεδρα είναι σχετικά απλό να δημιουργήσεις λειτουργίες, επειδή είναι σαφώς ορισμένα διότι τα τρία σημεία του κάθε τριγώνου βρίσκονται πάντα στο ίδιο επίπεδο. Ένα μειονέκτημα τους είναι ότι χρειάζονται πολλά τετράεδρα για την κατασκευή ενός πραγματικού αντικειμένου. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικόνα 13: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης με τη χρήση τετράεδρου (Πηγή: Jackson και Weisstein, 2016) Χρήση ορίων Boundaries Η τελευταία μέθοδος αναπαράστασης τρισδιάστατων αντικειμένων είναι η αναπαράσταση με τη χρήση ορίων. Το τρισδιάστατο αντικείμενο αναπαρίσταται με την οριοθέτηση στοιχείων χαμηλού επιπέδου, όπως γραμμών, πολυέδρων κ.λπ. που οργανώνονται σε δομές δεδομένων. Αυτή η διαδικασία είτε μπορεί να είναι απλές οριοθετημένες αναπαραστάσεις όπως επίπεδες επιφάνειες και ευθείες γραμμές ή πολύπλοκες οριοθετημένες αναπαραστάσεις όπως κυρτές επιφάνειες και άκρες. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι ενδείκνυται για την αναπαράσταση πραγματικών αντικειμένων. Τα όρια των αντικειμένων μπορούν να ληφθούν από μετρήσεις των ιδιοτήτων που είναι ορατές. Εκτός αυτού, οι περισσότερες από τις μηχανές rendering βασίζονται σε αναπαραστάσεις ορίων. Μειονέκτημα μπορεί να θεωρηθεί το γεγονός ότι αυτές οι αναπαραστάσεις δεν είναι μοναδικές και οι περιορισμοί κανόνες για το μοντέλο μπορεί να γίνουν περίπλοκοι. (Stoter και Zlatanova, 2003) σελ

38 Εικόνα 14: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης αμαξώματος με τη χρήση ορίων (Πηγή: Βικιπαίδεια, 2012) Σύστημα Διαχείρισης Γεωβάσεων Δεδομένων- Geo-DBMS Τα ΣΓΠ εξελίσσονται σε μια ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική στην οποία και τα χωρικά αλλά και τα α-χωρικά δεδομένα διατηρούνται σε ένα σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων. Οι πιο διαδεδομένοι τύποι χωρικών δεδομένων σε ένα τέτοιο σύστημα, εφαρμόστηκαν σύμφωνα με τις προδιαγραφές της Κοινοπραξίας του OpenGIS για SQL, το (Arens, 2005) Οι εφαρμογές αυτές είναι δισδιάστατες και βασίζονται σε ένα γεωμετρικό μοντέλο που καθορίζεται από μια οριοθετημένη αναπαράσταση και αργότερα, εφαρμόστηκε και η διαχείριση της τοπολογίας. (Pilouk, κ.α., 2003) Μέχρι πρόσφατα, τα συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων δεν υποστηρίζουν τα τρισδιάστατα αντικείμενα, αλλά μπορούν να αποθηκευτούν σε αυτά οι συντεταγμένες z από τέτοια αντικείμενα. (Bruenig και Zlatanova, 2004) Οι μόνες λειτουργίες σε τρισδιάστατη μορφή που είναι διαθέσιμες σε αυτά τα συστήματα είναι το μήκος, η περίμετρος των πολυγώνων, οι γραμμές, η επιφάνεια και ο όγκος στον τρισδιάστατο ευκλείδειο χώρο που βασίζεται σε τρισδιάστατα τοπολογικά ή γεωμετρικά μοντέλα και αυτές περιγράφουν πως οργανώνονται τα τρισδιάστατα αντικείμενα σε ένα τέτοιο σύστημα με τις τρέχουσες τεχνικές. (Stoter και Zlatanova, 2003) Αναδόμηση τρισδιάστατων αντικειμένων Τα 3D GIS απαιτούν τρισδιάστατες αναπαραστάσεις αντικειμένων που είναι σαφώς ορισμένα. Η αναδόμηση τους είναι σχετικά ένα νέο ζήτημα στα ΣΓΠ, καθώς για την σελ

39 παραγωγή των τρισδιάστατων μοντέλων χρησιμοποιούνταν συστήματα CAD. Παραδοσιακά, τα ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή χρησιμοποιούν τέτοιες τεχνικές συλλογής δεδομένων όπως η χωρομέτρηση και οι μετρήσεις στον πραγματικό κόσμο. Καθώς, πολλά από τα δεδομένα που βρίσκονται σε τρισδιάστατη μορφή είναι διαθέσιμη στα σχέδια των συστημάτων CAD, μια εύλογη ερώτηση είναι αν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν αυτά τα σχέδια και στα 3D GIS συστήματα. Τα μοντέλα που δημιουργούνται με τα λογισμικά CAD αποτελούν κυρίως βιομηχανικά μοντέλα που σχεδιάζονται για παραγωγικούς σκοπούς. Στη σημερινή εποχή οι γεωεφαρμογές απαιτούν πολύ πιο περίπλοκη λειτουργία, πχ οι συνδετικές πληροφορίες για τα πραγματικά αντικείμενα και η πιθανότητα για να ταυτοποιηθούν τα μεμονωμένα αντικείμενα σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον. Στο 3D GIS τα τρισδιάστατα γεωαντικείμενα πρέπει να είναι διαθέσιμα ως αναγνωρίσιμα αντικείμενα. (Stoter και Zlatanova, 2003) Για την κατασκευή των τρισδιάστατων αντικειμένων τέσσερις προσεγγίσεις υπάρχουν: η από κάτω προς τα πάνω bottom up : με τη χρήση αποτυπωμάτων από ήδη υπάρχοντες δισδιάστατους χάρτες και την «εξώθηση» των αποτυπωμάτων σε ένα δοσμένο ύψος, με τη βοήθεια δεδομένων από σαρωτές λέιζερ, της χωρομέτρησης, τα συστήματα εντοπισμού GPS και τα φωτογραμμετρικά δεδομένα. Το πρόβλημα με αυτή την προσέγγιση είναι ότι η λεπτομέρεια στις σκεπές δεν μπορεί να μοντελοποιηθεί. Καθώς μία τιμή αντιστοιχεί για κάθε αποτύπωμα, τα κτίρια εμφανίζονται ως οικοδομικά τετράγωνα στο μοντέλο. Παρόλα αυτά, θεωρείται η προσέγγιση γρήγορη και αποτελεσματική για τις εφαρμογές που δεν χρειάζονται υψηλή ακρίβεια και πολλές λεπτομέρειες. από κάτω προς τα πάνω top-down: με τη χρήση δεδομένων για τις σκεπές από αεροφωτογραφίες, δεδομένα από αερομεταφερομένους σαρωτές λέιζερ και πληροφορίες για το ύψος από το έδαφος. Αυτές οι προσεγγίσεις τονίζουν τη μοντελοποίηση των σκεπών. Προφανώς η ακρίβεια των μοντέλων εξαρτάται από την ανάλυση των πρωτογενών δεδομένων. λεπτομερής αναπαράσταση: η πιο διαδεδομένη προσέγγιση είναι αυτή που προσπαθεί να χωρέσει προκαθορισμένα αντικείμενα στα τρισδιάστατα σύνολα σημείων από δεδομένα σαρωτών λέιζερ ή τρισδιάστατες άκρες που εξάγονται από αεροφωτογραφίες. Το πλεονέκτημα της είναι η πλήρης αυτοματοποίηση και το μεγάλο της μειονέκτημα είναι ότι είναι αρκετά χρονοβόρα διαδικασία αφού οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται είναι περίπλοκοι. Ο συνδυασμός όλων των παραπάνω: πχ δεδομένα από σαρωτές λέιζερ και τοπογραφικά δεδομένα, αεροφωτογραφίες και χάρτες, κ.λπ. Δεν υπάρχει μια παγκόσμια αυτόματη προσέγγιση τρισδιάστατη συλλογής δεδομένων. Ο ιδανικός τρόπος κατασκευής τρισδιάστατων μοντέλων ολοκληρώνεται συνήθως είτε από χειροκίνητες μεθόδους είτε από ημιαυτόματες μεθόδους. Επίσης, οι λεπτομέρειες της μοντελοποίησης καθιστούν τη κατασκευή τρισδιάστατων μοντέλων εντατικοποιημένη όσον αφορά τις εργασίες πάνω σε αυτήν και αυτές οι λεπτομέρειες θα πρέπει να προσαρμόζονται στις απαιτήσεις της κάθε εφαρμογής. Η τελευταία μέθοδος εμπεριέχει ρίσκα γιατί πολλές πηγές δεδομένων χρησιμοποιούνται και συνδυάζονται σε διαφορετική κλίμακα και με διαφορετικές ιδιότητες. Η χρήση σελ

40 ορισμένων μόνο πηγών δεδομένων δίνει καλύτερη οπτική για το μοντέλο και μειώνει τα ρίσκα όσον αφορά την ποιότητα. (Stoter και Zlatanova, 2003) Τρισδιάστατη απεικόνιση Ορισμένοι προσανατολισμοί της πραγματικότητας που χρησιμοποιούνται κατά την οπτικοποίηση των τρισδιάστατων δεδομένων σε σύγκριση με τα δισδιάστατα είναι οι προβολές, η αναγνωσιμότητα των δεδομένων και η επιλογή των στοιχείων στον τρισδιάστατο χώρο. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση με τα τρισδιάστατα περιβάλλοντα απαιτεί και συγκεκριμένες τεχνικές. Τα τρισδιάστατα μοντέλα συνήθως ασχολούνται με μεγάλα σετ δεδομένων που απαιτούν με τη σειρά τους αποτελεσματικό υλικό και λογισμικό. Τα διαφορετικά επίπεδα λεπτομέρειας σε ένα μοντέλο βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα στην περιήγηση μέσω ενός μοντέλου, ενώ διαφορετικές αναπαραστάσεις των αντικειμένων όπως για παράδειγμα γραφικά χαμηλής ποιότητας, αποθηκεύονται στο σύστημα διαχείρισης της βάσης δεδομένων ή δημιουργούνται στην πορεία. Τα κύρια προβλήματα της αποθήκευσης των πολύ-αναπαραστάσεων είναι το πώς θα χωρέσουν υψηλής ποιότητας δεδομένα που αναπαρίστανται με χαμηλό επίπεδο λεπτομέρειας και η περιττή αποθήκευση των αναπαραστάσεων. Για την πιο ρεαλιστική απεικόνιση προστίθενται τα στοιχεία του φωτισμού, της σκίασης, της ομίχλης, των υφών, του χρώματος και του υλικού στη γεωμετρία. Στην περίπτωση του 3D GIS πολλά νέα δεδομένα χρειάζεται να οργανωθούν στη βάση δεδομένων και δεν χρειάζονται μόνο η χωρική πληροφορία και τα στοιχεία του αντικειμένου αλλά και τα χαρακτηριστικά του, όπως πχ οι φυσικές του ιδιότητες και η συμπεριφορά του. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικονική και επαυξημένη πραγματικότητα Augmented Reality(AR) Με τη χρήση των τεχνικών τρισδιάστατης πραγματικότητας βελτιώνεται η οπτικοποίηση των τρισδιάστατων γεωδεδομένων, για παράδειγμα η υφή στα αντικείμενα και η διευκόλυνση της πλοήγησης στο τρισδιάστατο περιβάλλον είναι μια ρεαλιστική αναπαράσταση των δεδομένων. Η εικονική πραγματικότητα είναι μια ρεαλιστική αναπαράσταση της πραγματικότητας, πράγμα που σημαίνει ότι οι λεπτομέρειες και οι φυσικές ιδιότητες αναπαρίστανται πολύ ρεαλιστικά ακόμα και με ήχους και συμπεριφορές των αντικειμένων. Η διαχείριση και αλληλεπίδραση για την περιήγηση πραγματοποιείται με το πάτημα ενός κουμπιού, όπως και οι κινήσεις και εξερεύνηση. Στην επαυξημένη πραγματικότητα ο χρήστης εξερευνάει και περιηγείται στον πραγματικό κόσμο με τη βοήθεια της εικονικής πραγματικότητας και των δεδομένων που δημιουργούνται ψηφιακά. Όλα τα είδη συσκευών σήμερα έχουν τη δυνατότητα να υποστηρίξουν την οπτικοποίηση σε τέτοια περιβάλλοντα, όπως για παράδειγμα η περίτεχνη τρισδιάστατη απεικόνιση, οι ασύρματες συσκευές για την τοποθέτηση τους, συσκευές αισθητήρων για την ανίχνευση της κίνησης του χρήστη και διάφορες συσκευές επιτάχυνσης, όπως και αρκετά παιχνίδια. (Stoter και Zlatanova, 2003) σελ

41 Εικόνα 15: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στην Augmented Reality (AR) (Πηγή:Dassault systems, 2013) Τρισδιάστατη απεικόνιση σε κινητές συσκευές Η τρισδιάστατη ικανότητα των κινητών συσκευών είναι αρκετά περιορισμένη όσον αφορά την ύπαρξη κατάλληλου υλικού και εκτός αυτού, οι αλγόριθμοι πρέπει να προσαρμοστούν για τις οθόνες χαμηλής ευκρίνειας και ανάλυσης των κινητών και στο ότι οι κινητές συσκευές παρέχουν περιορισμένα χρώματα και επιλογές σκίασης. Παρά τα προβλήματα, η πρόοδος στην τρισδιάστατη οπτικοποίηση σε συσκευές χειρός όλο και αυξάνεται. Ένας μεγάλος αριθμός επιχειρήσεων ήδη παρέχουν συσκευές rendering για κινητές συσκευές. Σχετικά με τον τομέα των παιχνιδιών και τα λογισμικά για την ψυχαγωγία είναι αυτά στα οποία εστιάζουν οι περισσότερες επιχειρήσεις. Τα λογισμικά περιήγησης εμπεριέχουν και την εναέρια περιήγηση για μια οποιαδήποτε διαδρομή. Τα περισσότερα από τα οπτικοποιημένα εργαλεία ή παιχνίδια είναι διαθέσιμα ταυτόχρονα για διαφορετικές συσκευές όπως PDA, υπολογιστές τσέπης και κινητά. (Stoter και Zlatanova, 2003) 2.6. Έλεγχος ποιότητας τελικού τρισδιάστατου μοντέλου Μέθοδοι προσδιορισμού ενός αντικειμένου Υπάρχουν ποικίλοι τρόποι σύμφωνα με τους οποίους ένα αντικείμενο προσδιορίζεται: Με την άμεση παροχή της γεωμετρικής περιγραφής του Με τη ανάπτυξη προγραμμάτων για τη δημιουργία δεδομένων ή τη χρήση προγραμμάτων μοντελοποίησης Με τη χρήση φωτογραφιών ή πραγματικών δεδομένων για τη διαδικασία της κατασκευής του σελ

42 Με λίγα λόγια, οποιαδήποτε λειτουργία ή διαδικασία που παρέχει τρισδιάστατα δεδομένα εδάφους μπορεί να αποτελέσει τη βάση για τη μοντελοποίηση. Παρόλα αυτά, ο τρόπος της επεξεργασίας των δεδομένων μπορεί να διαφέρει από διαφορετικές πηγές και έτσι να χρειάζεται να ληφθεί υπόψη κατά τη διάρκεια της μοντελοποίησης. (Cretu, 2003) Ο σκοπός του αντικείμενου του μοντέλου Υφίστανται δύο βασικοί λόγοι για την κατασκευή τρισδιάστατων αντικειμένων, η δημιουργία φωτογραφιών και η προσομοίωση. Ενώ η δημιουργία φωνογραφιών απαιτεί την άψογη και ρεαλιστική εμφάνιση του μοντέλου, η προσομοίωση απαιτεί ακριβή μοντέλα. Επιπλέον, ενώ το πρώτο περιγράφεται ως διαδραστικό και ακριβές κατά προσέγγιση, το δεύτερο είναι σχετικά αργό αλλά ακριβές. Η μελλοντική χρήση του μοντέλου είναι σημαντική και για την επιλογή της κατάλληλης διαδικασίας μοντελοποίησης. (Cretu, 2003) Το υπολογιστικό κόστος του μοντέλου Υπόψη πρέπει να ληφθεί και η τιμή την οποία ο χρήστης είναι διατεθειμένος να πληρώσει σχετικά με το υπολογιστικό κόστος, έχοντας γνώση για τις ανάγκες μιας εφαρμογής. Το υπολογιστικό κόστος μπορεί να μετρηθεί σε όρους διαθέσιμου χώρου αποθήκευσης στον υπολογιστή, στο χρόνο κατασκευής του αντικειμένου, στο χρόνο απεικόνισης ή στη χρήση της εφαρμογής. Ο αποθηκευτικός χώρος ενός μοντέλου αναφέρεται στο χώρο που απαιτείται για να αποθηκεύσει τα βασικά στοιχεία που το αναπαριστούν. Κρίνοντας το μοντέλο σχετικά με το χρόνο κατασκευής του σημαίνει να αξιολογήσει κανείς το μοντέλο για την ποσότητα και ποιότητα των πηγαίων δεδομένων. Ο χρόνος απεικόνισης αναφέρεται στο κόστος της απεικόνισης του μοντέλου, συμπεριλαμβανομένου και των ζητημάτων ποιότητας εικόνας και χρόνου. Συχνά απαιτείται ένα μοντέλο με συμπεριφορά σε πραγματικό χρόνο. (Cretu, 2003) Πολυπλοκότητα μοντέλου Η πολυπλοκότητα ενός μοντέλου μπορεί να κριθεί ως μια συσχέτιση μεταξύ του αριθμού των βασικών του συνιστωσών και την πολυπλοκότητα του καθενός από αυτά. Υπάρχουν αντικείμενα που αποτελούνται από πολλές απλές μορφές αντικειμένων που όταν ενοποιηθούν γίνονται εξαιρετικά περίπλοκα. Για παράδειγμα, τα τεχνητά αντικείμενα και τα μηχανικά μέρη μπορούν να θεωρηθούν ένα σύνολο απλών μορφών, ενώ οι βιολογικές και οι άλλες φυσικές δομές είναι τρομερά περίπλοκες. (Cretu, 2003) Η συμμόρφωση και η άνεση του μοντέλου Άλλα χαρακτηριστικά που προσέχουν οι χρήστες ενός μοντέλου είναι η συμμόρφωση και η άνεση που αυτό παρέχει. Η συμμόρφωση μετράει το βαθμό στον οποίο το μοντέλο αναπαριστά πραγματικά τα επιθυμητά αντικείμενα και παρέχει μια ρεαλιστική, γεωμετρικώς ορθή αναπαράσταση του μοντέλου. Συνήθως η ποιότητα και ο βαθμός της ακρίβειας του μοντέλου προσδιορίζονται μόνο από την πειραματική του σελ

43 χρήση. Η άνεση αναφέρεται στην ευκολία εκτέλεσης εκτενών παραμετρικών μελετών στο περιγραφόμενο μοντέλο, στο οποίο μπορούν να τροποποιηθούν οι μεμονωμένες παράμετροι, προκειμένου να αποκτηθεί σφαιρική γνώση των ιδιοτήτων ενός συγκεκριμένου μοντελοποιημένου αντικειμένου. (Cretu, 2003) Η ευκολία διαχείρισης του μοντέλου Ο εκάστοτε χρήστης επιθυμεί να αποκτήσει σφαιρική γνώση σχετικά με τις ιδιότητες ενός αντικειμένου με εύκολο τρόπο. Σε ένα μοντέλο αντικειμένου πρέπει να μπορούν εύκολα να μετατραπούν η θέση, το μέγεθος ή σχήμα και άλλες ιδιότητες για την αξιολόγηση των γεωμετρικών του ιδιοτήτων. Η ικανότητα διαχείρισης ενός μοντέλου εξαρτάται από τις αναπαραστάσεις του. Οι πιο διαδεδομένες αναπαραστάσεις τρισδιάστατων αντικειμένων είναι τα μοντέλα επιφάνειας, τα στερεά μοντέλα και τα διαδικαστικά μοντέλα. (Cretu, 2003) 2.7. Ανάγκη για Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών σε 3D μορφή Ένα σύστημα 3D GIS αποτελεί μια εξελιγμένη μορφή ενός σκίτσου ή σχεδιαγράμματος της τρισδιάστατης πραγματικότητας, σχέδια δηλαδή με τη χρήση της τεχνικής της προοπτικής, που έκαναν την εμφάνιση τους ήδη από την περίοδο της Αναγέννησης. Συγκριτικά με τα 3D GIS, οι παραδοσιακοί χάρτες αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της χρήσης ορθογώνιων προβολών της γης, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα μια περιορισμένη εντύπωση για τον τρισδιάστατο κόσμο. Αυτού του τύπου τα σχέδια και χάρτες μειώνουν την ικανότητα χωρικής μετάφρασης των τρισδιάστατων μοντέλων σε δισδιάστατα. Με τη χρήση του υπολογιστή παρόλα αυτά, η γνώση για την πραγματικότητα μπορεί να μεταφερθεί αυτόματα σε ένα τρισδιάστατο ψηφιακό μοντέλο με τη διαδικασία της τρισδιάστατης μοντελοποίησης. Για την πιο ακριβή και πιο επαρκή κάλυψη της πραγματικότητας μέσω της έρευνας απαιτείται η κατανόηση της από διαφορετικές απόψεις. Οι κλάδοι της γεωλογίας, της υδρολογίας, των πολιτικών μηχανικών, της αρχιτεκτονικής τοπίου, της αρχαιολογίας, της μετεωρολογίας, των μεταλλευτικών ερευνών αλλά και της αστικής χαρτογράφησης σε 3D μορφή βασίζονται στη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή για την ολοκλήρωση των διεργασιών τους. Ένας μεγάλος αριθμός χρηστών δισδιάστατων Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών φαίνεται να αποζητούν επεκτάσεις 3D GIS, όπως για παράδειγμα: Κυβερνητικές και κρατικές αρχές απαιτούν εργαλεία για την εκτέλεση διοικητικών εργασιών πιο αποτελεσματικά, συμπεριλαμβανομένου και του σχεδιασμού της κυκλοφορίας, της ετοιμότητας για την αποφυγή καταστροφών κ.λπ. Επιστήμονες, κυβερνητικές αρχές κ.λπ. χρειάζονται αυτά τα συστήματα για να προσομοιώσουν τη διάδοση του ήχου και της θερμότητας σε μεγάλες πόλεις σελ

44 Εταιρίες τηλεπικοινωνίας χρειάζονται δεδομένα σε τρισδιάστατη μορφή για να υπολογίζουν τη διάδοση των κυμάτων σε αστικά περιβάλλοντα. Αρχιτέκτονες θέλουν φωτορεαλιστικά μοντέλα από υπάρχοντα κτίρια για να μπορέσουν να σχεδιάσουν καινούρια κτίρια και να οπτικοποιήσουν το αποτέλεσμα. Προμηθευτές των συστημάτων πλοήγησης κυκλοφορίας χρειάζονται δεδομένα σε τρισδιάστατη μορφή για να βελτιώσουν την ακρίβεια και την ευκολία της χρήσης των συστημάτων τους. Τουριστικά πρακτορεία θέλουν να προσφέρουν μοντέλα εικονικής πραγματικότητας για τους προορισμούς που προσφέρουν. Τα τρισδιάστατα μοντέλα συμβάλλουν στη βελτίωση της συμμετοχής των πολιτών στη διαδικασία λήψης αποφάσεων Ένα τρισδιάστατο μοντέλο είναι η βάση ενός συστήματος γεωγραφικών πληροφορίων που παρέχει τη λειτουργικότητα για να επιτευχθούν οι διάφορες λειτουργίες των κλάδων αυτών. Οι λειτουργίες που αναμένονται από τη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή συνοψίζονται στα παρακάτω: στο να παρέχει τα μέσα για την κατασκευή ενός 3D μοντέλου από ανόμοια δεδομένα εισόδου, στο να επιτρέπει τη διατήρηση και συντήρηση των ήδη υπάρχοντων μοντέλων, στο να διευκολύνει την αποτελεσματική οπτικοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή, για παράδειγμα με ορθογραφική προοπτική ή στερεοσκοπική απεικόνιση με αφαίρεση γραμμών/επιφάνειας, με φωτισμό επιφάνειας και χαρτογράφηση υφής με τον υπολογισμό της έντασης, της επιφάνειας, του κέντρου μάζας, της βέλτιστης διαδρομής και στο να παρέχει τα μέσα για την υλοποίηση χωρικής και «α-χωρικής» έρευνας. (Pilouk, 1996) 2.8. Διαφορές ενός ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή και ενός 3D GIS Η απάντηση στο ερώτημα «Για ποιο λόγο είναι ξεχωριστό ένα 3D GIS;» εξαρτάται από την οπτική γωνία που το μελετάμε. Μια σημαντική διαφορά μεταξύ των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή σε σχέση με τα ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή είναι η ποσότητα των δεδομένων που επεξεργάζονται. Για παράδειγμα, για αστικές εφαρμογές ΣΓΠ, τα δεδομένα αναμένονται να αυξηθούν κατά ένα συντελεστή 100 (τρισδιάστατη γεωμετρία, η υφή των εικόνων, κ.λπ.) Τα περισσότερα δισδιάστατα ΣΓΠ έχουν βάσεις δεδομένων που δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν την πολύ υψηλή ποιότητα ή ποσότητα των δεδομένων, ούτε την πιο περίπλοκη φύση αυτών των δεδομένων. Η δεύτερη βασική διαφορά τους είναι η διεπαφή με το χρήστη. Τα ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή έχουν σημαντικά αργό περιβάλλον διεπαφής με το χρήστη και χρειάζονται μερικά δευτερόλεπτα ή και λεπτά πολλές φορές για να ανανεώσουν την οθόνη τους μετά από μια αλλαγή οπτικής γωνίας, του ζουμ, των ορατών επιπέδων, κ.λπ., που μπορεί να φανεί ικανοποιητικό για την περιήγηση στα δισδιάστατα δεδομένα. Η περιήγηση στον τρισδιάστατο χώρο από την άλλη, προσφέρει μεγαλύτερο βαθμό ελευθερίας και αποδεικνύεται εντελώς απίθανο να συμβεί χωρίς την άμεση ορατή ανατροφοδότηση. Εκτός αυτού, η οπτικοποίηση του κάθε πλαισίου απαιτεί σελ

45 πολύπλοκους αλγορίθμους, διότι η ποσότητα δεδομένων που χρειάζονται για τη διαδικασία rendering ενός πλαισίου είναι πιο μεγάλη από ότι στις εφαρμογές των δισδιάστατων ΣΓΠ. Φανερό πλεονέκτημα των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή σε σχέση με αυτά σε δισδιάστατη είναι ο αυξημένος ρεαλισμός, γιατί όχι μόνο γίνεται η διεπαφή με το χρήστη πιο εύκολη και μειώνεται ο χρόνος εκπαίδευσης για τους επαγγελματίες χρήστες των ΣΓΠ, αλλά και καθιστά τα δεδομένα προσβάσιμα από νέες ομάδες χρηστών χωρίς κάποια εμπειρία σε ΣΓΠ. Με αυτόν τον τρόπο, τα πιο ακριβά δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν περισσότερο. Τα δεδομένα σε τρισδιάστατη μορφή είναι χρήσιμα και για έναν αριθμό εφαρμογών που δεν ήταν δυνατές με τη χρήση μόνο των δισδιάστατων δεδομένων, πχ προσομοίωση δημογραφικής ανάλυσης κ.λπ. (Wadembere, 2000) Με την αντιμετώπιση των συστημάτων 3D GIS ως ένα πεδίο γραφικών υπολογιστή, συμπεραίνεται το εξής: Οι υψηλές απαιτήσεις για το περιβάλλον διεπαφής για πολλές εφαρμογές γραφικών με τη χρήση τρισδιάστατων δεδομένων δεν είναι ένα ασυνήθιστο φαινόμενο. Η ειδοποιός διαφορά μεταξύ των συστημάτων σε 3D μορφή με αυτά σε 2D μορφή είναι η διαχείριση των δεδομένων. Σε ένα ΣΓΠ θα πρέπει να είναι δυνατόν να αλλάξουν τα δεδομένα σε ένα περιβάλλον δικτύου και αυτό γιατί τα δεδομένα αυτά είναι υψηλής ποιότητας και έτσι πρέπει να διασφαλίζεται η ασφάλεια τους σε οποιαδήποτε στιγμή και γιατί αυτά είναι απαραίτητα για διάφορους σκοπούς. (Pilouk, 1996) 2.9. Δυσκολία μετάβασης από το δισδιάστατο χώρο στο χώρο του 3D GIS Σε σύγκριση με τα πλεονεκτήματα της τρισδιάστατης απεικόνισης, έχουν επιτευχθεί σχετικά λίγα πράγματα στην αντίληψη ενός πιο πρακτικού συστήματος 3D GIS. Ο προφανής λόγος εξακολουθεί να υφίσταται, η δυσκολία μετάβασης από το δισδιάστατο χώρο στον τρισδιάστατο σημαίνει μια μεγαλύτερη ποικιλία στους τύπους των αντικειμένων και στις χωρικές σχέσεις τους, όπως και στον όγκο των δεδομένων. Στα ΣΓΠ δισδιάστατης μορφής ένα χαρακτηριστικό ή ένα φαινόμενο αναπαρίσταται ως μια περιοχή από κελιά κανάβου ή ως μια περιοχή μέσα σε όρια πολυγώνου. Από την άλλη ένα 3D GIS σύστημα ασχολείται με τους όγκους. Έτσι, για παράδειγμα σε έναν κύβο δεν μας ενδιαφέρουν πια μόνο οι όψεις του, αλλά πρέπει να έχουμε πληροφορίες και για το εσωτερικό του. Από αυτό συμπεραίνεται ότι η πληροφορία που απαιτείται για αυτά τα συστήματα πρέπει να είναι προκαθορισμένη και συνεχής. Από τη στιγμή που έχουν συλλεχθεί τα δεδομένα χρειάζεται μια ψηφιδωτή ή μια διανυσματική τρισδιάστατη δομή για την επιτυχή περιγραφή των γεω-αντικειμένων. Εκτός από τα σημεία και τα τόξα, άλλα χαρακτηριστικά μπορούν να είναι επιφάνειες και σώματα. Για την περιγραφή, λοιπόν, αυτών των πιο πολύπλοκων αντικειμένων οι γεωγράφοι προσέγγισαν την αναπαράσταση σε τρισδιάστατη μορφή των γεωαντικειμένων με τη βοήθεια του όγκου. Τα ψηφιδωτά δεδομένα διαχωρίζουν τον τρισδιάστατο κόσμο σε ογκομετρικά εικονοστοιχεία, σε αντίθεση με την προσέγγιση σελ

46 των διανυσματικών δεδομένων στα οποία ο όγκος καθορίζεται από την οριοθετημένη επιφάνεια ενός χαρακτηριστικού. Ανεξάρτητα από τη δομή, η πραγματική ανάλυση του τρισδιάστατου κόσμου απαιτεί τη διαχείριση και ανάλυση αυτών των σημείων, τόξων και επιφανειών ως ξεχωριστές οντότητες. (Wadembere, 2000) Η μετάβαση από το δισδιάστατο στον τρισδιάστατο χώρο εμφανίζει αρκετές δυσκολίες όπως φαίνεται στα παρακάτω: Στο σχεδιασμό των μοντέλων σε τρισδιάστατη μορφή, καθώς η αυτόματη ανοικοδόμηση τεχνητών τρισδιάστατων αντικειμένων δεν λειτουργεί πάντα στην επιθυμητή ποιότητα. Χρειάζεται πάντα αρκετές χειροκίνητες εργασίες που καθιστά το σχεδιασμό το πιο ακριβό στοιχείο μιας εφαρμογής 3D GIS. Στην αποθήκευση των τρισδιάστατων μοντέλων, διότι με τη συμπερίληψη της τρίτης διάστασης, οι ποσότητες των δεδομένων αυξάνεται δραματικά. Αυτό παρατηρείται και λόγων των διαφορετικών υφών που χρησιμοποιούνται για επιτευχθεί φωτορεαλιστική ποιότητα εικόνας. Προβλήματα εμφανίζονται όχι μόνο εξαιτίας της ποσότητας των δεδομένων, αλλά και εξαιτίας της πολύπλοκης φύσης τους. Στην παροχή ενός γρήγορου περιβάλλοντος διεπαφής στην οπτικοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή, γιατί μόνο ένα σύστημα 3D GIS μπορεί να προσφέρει ταχύτητα και αποτελεσματικότητα σε ένα μοντέλο. Παρότι τα δεδομένα με συντεταγμένες (x,y,z) είναι πλέον διαθέσιμα και προσβάσιμα για τα χαρακτηριστικά μιας επιφάνειας, αντί να χρησιμοποιούνται διαφορετικά επίπεδα για την ταυτοποίηση της σχέσης μεταξύ τους, ένας χάρτης μπορεί εύκολα να φτιαχτεί με τη βοήθεια ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους. Αυτή η δυνατότητα χρειάζεται ένα σύστημα 3D GIS, που να μπορεί να διαχειριστεί τα δεδομένα ως ένα αντικείμενο. (Wadembere, 2000) Επιλογή κατάλληλης τεχνολογίας για μοντελοποίηση σε 3D μορφή: CAD ή ΣΓΠ; Η τεχνολογία CAD αποτελεί ένα τυπικό εργαλείο γραφικής απεικόνισης για τη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή που χρησιμοποιείται για διάφορες αναπαραστάσεις όπως για παράδειγμα, αυτοκινήτων, μηχανών, αεροσκαφών και διαστημοπλοίων, για τον κλάδο των κατασκευών και για την αρχιτεκτονική. Η τεχνολογία CAD εστιάζει στη γεωμετρική παράμετρο του μοντέλου και στην τρισδιάστατη οπτικοποίηση του. Το ερώτημα που τίθεται εδώ είναι αν ένα σύστημα CAD έχει τη δυνατότητα να υποστηρίξει όλες τις λειτουργίες που απαιτούνται για την μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή. Πραγματοποιήθηκαν πολλές προσπάθειες για να συμπεριλάβουν την τεχνολογία CAD προκειμένου να υλοποιήσουν διεργασίες σε διάφορες επιστήμες που απαιτούν τη σελ

47 μοντελοποίηση και τη λειτουργικότητα σε τρισδιάστατη μορφή. Όμως, δεν είναι εύκολο να συμπεράνει κανείς ότι είναι κατάλληλα αυτά τα συστήματα για αυτές τις διεργασίες και αυτό προκύπτει από τα εξής: Δεν παρέχονται τα αναγκαία εργαλεία για την αναδόμηση και διαχείριση αντικειμένων που στερούνται σαφώς ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως σχήμα, μέγεθος ή χωρικές σχέσεις και θεματικές ιδιότητες Δεν αναλύονται χωρικές σχέσεις και δεν εξυπηρετούνται οι απαιτήσεις ανόμοιων αντικειμένων (πχ δεν θα κρατηθούν οι σχέσεις εγγύτητας μεταξύ αντικειμένων γιατί δεν θεωρούνται σημαντικές στο σχέδιο ) Δεν παρέχεται καμία λειτουργία για την αυτοματοποίηση διαδικασιών, διαδικασία που θεωρείται απαραίτητη λόγω του μεγάλου αριθμού αντικειμένων Δεν υφίστανται επαρκή και αποτελεσματικά εργαλεία για την παραγωγή σχέσεων μεταξύ διαφορετικών συστατικών μερών αντικειμένων σε δισδιάστατη μορφή Δεν είναι κατάλληλα για εφαρμογές γεωεπιστημών και αυτό γιατί αυτή η τεχνολογία δημιουργεί σύμπλεγμα αντικειμένων με το συνδυασμό αρκετών συστατικών μερών, στα οποία μπορούν εύκολα να αποδοθούν οι λειτουργίες του μετασχηματισμού, της ένωσης και της διχοτόμησης. Επιπλέον, χρειάζονται και τα βασικά στοιχεία γεωμετρίας κατώτερου επιπέδου, που καθορίζουν και τις σχετικές διεργασίες Ένα πιο κατάλληλο εργαλείο για τις διάφορες εφαρμογές των γεωεπιστημών θα μπορούσε να είναι ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών με την ικανότητα του να παράγει μοντέλα σε τρισδιάστατη μορφή. Οι μεγαλύτερες προσπάθειες για τη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή παρατηρήθηκαν στην αναπαράσταση του ανάγλυφου εδάφους και στα ψηφιακά μοντέλα εδάφους (DTM). Τα DTM μπορούν να διευκολύνουν τη χωρική ανάλυση που σχετίζεται με το ανάγλυφο, συμπεριλαμβανομένων και των διεργασιών της κλίσης (slope), του aspect, του ύψους ζώνης (height zone), της ορατότητας και της αναπαράστασης μιας επιφάνειας σε τρισδιάστατη μορφή με τη χρήση προοπτικής. (Pilouk, 1996) Ο ρόλος του 3D GIS Σε γενικές γραμμές ένα ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή θα πρέπει να έχει ως στόχο να ενσωματώνει όλα τα απαραίτητα στοιχεία του χωρικού μοντέλου και τις λειτουργίες για να δημιουργηθεί και να χρησιμοποιηθεί το χωρικό μοντέλο με αποτελεσματικό τρόπο. Επιπλέον, ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιείται για να παράγει ένα τρισδιάστατο γεωχωρικό μοντέλο στη μορφή μιας βάσης δεδομένων που περιέχει συγκεκριμένους προσανατολισμούς της πραγματικότητας. Ειδικότερα, ο ρόλος ενός 3D GIS συνοψίζεται στα παρακάτω: σελ

48 Θα πρέπει να μπορεί να αποτελέσει καταλυτικό παράγοντα στη διεπαφή μεταξύ χρήστη και βάσης δεδομένων Διαχείριση της βάσης δεδομένων ώστε να παραμένει ενημερωμένη και να έχει τη δυνατότητα να χειριστεί και να απαντήσει στα διάφορα αιτήματα ενός χρήστη (de Vries και Zlatanova, 2011) Υιοθέτηση εξειδικευμένων τεχνολογιών για τις διάφορες λειτουργίες. Πιο συγκεκριμένα, το μοντέλο θα πρέπει να: συμπεριλαμβάνει τις τρισδιάστατες όψεις της πραγματικότητας επιτρέπει την άμεση αλλά και την έμμεση αναπαράσταση καθορισμένων αλλά και μη καθορισμένων χωρικών αντικειμένων έχει την ικανότητα να προσαρμόζει τα δεδομένα από διάφορες πηγές και να τα ενσωματώνει σε ένα χωρικό μοντέλο Για την καλύτερη δυνατή τρισδιάστατη αναπαράσταση ενός μοντέλου, όπως είναι λογικό χρειάζεται να απεικονιστούν όλες οι πτυχές της πραγματικότητας στην οποία ζούμε. Χωρίς την ύπαρξη ενός τρισδιάστατου χωρικού μοντέλου δεν μπορούσε να υπάρξει και χωρική ανάλυση του πραγματικού κόσμου, παρά μόνο σε περιορισμένη μορφή. Η άμεση αναπαράσταση που αναφέρεται, είναι κατάλληλη για σαφώς ορισμένα χωρικά αντικείμενα. Σχετικά με τα χωρικά αντικείμενα που δεν είναι σαφώς ορισμένα, η γεωμετρία τους δεν μπορεί να αναπαρασταθεί απευθείας στο μοντέλο και έτσι, καθίσταται αναγκαία μια έμμεση αναπαράσταση μέσω των χωρικών μονάδων που διαμορφώνονται από τα στοιχεία που βρίσκονται σε εγγύτητα με αυτά. Πληροφορίες για αυτά τα χωρικά αντικείμενα μπορούν να αποκτηθούν με τον τρόπο της ταξινόμησης ή της παρεμβολής των τιμών των ιδιοτήτων των γειτονικών στοιχείων, με τη χρήση αυτών των χωρικών μονάδων. Όσον αφορά τη χωρική βάση δεδομένων, αυτή θα πρέπει να έχει την ικανότητα να αποθηκεύει και να διατηρεί τις πολλαπλές αναπαραστάσεις και εκτός αυτών, για να μπορέσει να επιτευχθεί ένα χωρικό μοντέλο που αναπαριστά επιτυχώς τις σχέσεις μεταξύ των πραγματικών αντικειμένων, θα πρέπει η βασική δομή των δεδομένων να επιτρέπει την ενοποίηση διάφορων τύπων και συνιστωσών αναπαράστασης των χωρικών αντικειμένων. Επίσης, για την αντιμετώπιση της αβεβαιότητας, απαραίτητη είναι και η ανθρώπινη παρέμβαση. (Pilouk, 1996) Το σύστημα θα πρέπει τέλος, να μπορεί να εκτελέσει περίπλοκες χωρικές αναλύσεις που θα βασίζονται σε ερωτήματα ή σε υπολογισμούς που θα σχετίζονται με διάφορα θέματα, διαφόρων διαστάσεων και να μπορεί να επιτρέψει την παρουσίαση των γεωγραφικών πληροφοριών με ρεαλιστική οπτικοποίηση. Η ανάλυση βασισμένη στα ερωτήματα είναι εφαρμόσιμη στην άμεση αναπαράσταση, ενώ η ανάλυση βασισμένη στους υπολογισμούς διευκολύνει την παραγωγή πληροφοριών που προβλέπουν μια κατάσταση στην πραγματικότητα. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά στο μοντέλο για να αποφευχθούν χρονοβόρες διαδικασίες. σελ

49 2.12. Τεχνολογική εξέλιξη - πλεονεκτήματα γεωαπεικόνισης στα 3D GIS Σημαντική στην εξέλιξη των συστημάτων 3D GIS είναι η βελτίωση των τεχνικών συλλογής των δεδομένων σε τρισδιάστατη μορφή, όπως για παράδειγμα η εναέρια και φωτογραμμετρία κοντινής απόστασης, χωρομέτρηση και τα συστήματα GPS και αισθητήρες έγιναν πολύ πιο γρήγοροι και ακριβείς. Άλλες βελτιώσεις παρατηρήθηκαν στις νέες τεχνικές στο υλικό των συστημάτων 3D GIS, δηλαδή σχετικά με τους επεξεργαστές, τη μνήμη και το διαθέσιμο χώρο στο δίσκο παρατηρήθηκε μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα όσον αφορά την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων, ειδικά σε κάρτες γραφικών που χρησιμοποιούνται από τη βιομηχανία του παιχνιδιού. Επιπλέον, εξελίσσονται εξειδικευμένα εργαλεία για την απεικόνιση και αλληλεπίδραση με τα τρισδιάστατα δεδομένα. Τα εργαλεία λογισμικού των ΣΓΠ έδειξαν μια σημαντική εξέλιξη και στον τομέα 3D GIS με λογισμικά όπως, ArcGIS (ESRI 2003), ArcScene (ESRI, 2003) Imagine VirtualGIS (Erdas 2003), PAMAP GIS Topographer (PCJGeomatics 2003), Geomedia Terrain (Integraph 2003), Sketch up (Google 2006), City Engine (ESRI 2008). Παρά τη μεγάλη ανάπτυξη τους στην τρισδιάστατη απεικόνιση και στη διαδικασία του animation, η λειτουργικότητα αυτών των συστημάτων στερείται ορισμένες λειτουργίες, όπως τη δημιουργία και διαχείριση των τρισδιάστατων γεω-αντικειμένων, την τρισδιάστατη δομή και την τρισδιάστατη ανάλυση. Αυτό οφείλεται στο συγκεκριμένο και καθορισμένο χαρακτήρα των τρισδιάστατων δεδομένων σε σχέση με τα δισδιάστατα, πράγμα που καθιστά και δύσκολη την οργάνωση αυτών των δεδομένων, την αναδόμηση και αναπαράσταση τους, καθώς και την περιήγηση σε μεγάλα τρισδιάστατα μοντέλα. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικόνα 16 : Παράδειγμα απεικόνισης στο ArcScene (Πηγή: Haddad, 2015) σελ

50 Εικόνα 17: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στο City Engine (Πηγή:Esri, 2016) Τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από τη χρήση των συστημάτων 3D GIS είναι αρκετά, ειδικά στην ανάλυση των μοτίβων των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Από τότε που τα ΣΓΠ απέκτησαν τη δυνατότητα ενσωμάτωσης μεγάλου αριθμού δεδομένων διάφορων μορφών και διαφορετικών πηγών σε μια ενιαία βάση δεδομένων, δόθηκε η δυνατότητα μιας πιο περίπλοκης και ρεαλιστικής αναπαράστασης του αστικού περιβάλλοντος. Το χωρικό πλαίσιο που παρέχουν τα 3D GIS διευκολύνουν την ανάλυση των χωρικών δεδομένων, αλλά και τον εντοπισμό των χωρικών σχέσεων μεταξύ των αντικειμένων. Επιπλέον, με την τρισδιάστατη γεωαπεικόνιση αυτών των συστημάτων παρέχεται ένα δυναμικό και διαδραστικό περιβάλλον, που θεωρείται πιο ευέλικτο. Αυτό το περιβάλλον βοηθάει το χρήστη να μπορεί να διαχειριστεί τα στοιχεία ενός σκηνικού, να αλλάξει την προβολή, να τροποποιήσει τις παραμέτρους, να επεξεργαστεί τα δεδομένα και να δει εύκολα τα αποτελέσματα αυτών των αλλαγών. Σε αντίθεση με τις ποσοτικές μεθόδους που τείνουν να μειώνουν τη διαστασιολογία των δεδομένων στη διαδικασία της ανάλυσης, η απεικόνιση στα 3D GIS έχει τη δυνατότητα να κρατήσει την πολυπλοκότητα των αρχικών δεδομένων στο σημείο που είναι η δυνατή η οπτική τους επεξεργασία από το χρήστη. Τέλος με τις πολλές χρήσιμες περιηγητικές ικανότητες τους, όπως και οι δυνατότητες χρήσης πολυμέσων στη δημιουργία ενός χάρτη, μπορεί να δημιουργηθεί εύκολα ένας εικονικός κόσμος. (Kwan και Lee, 2003) σελ

51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γ: 3D GIS ΣΤΟΝ ΑΣΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ Ο αστικός σχεδιασμός χρησιμοποιεί σχέδια, χάρτες και άλλα χειρόγραφα σκίτσα που επεκτείνονται με τη χρήση των τρισδιάστατων μοντέλων για την οπτικοποίηση των πιθανών επιπτώσεων της αστικής ανάπτυξης και επέκτασης. Πέρα από την τυπική διαδικασία σχεδιασμού, υπάρχει και μια πιο μοντέρνα, όμως σε αυτήν δεν αξιοποιούνται πλήρως οι δυνατότητες των τρισδιάστατων δεδομένων και παρά τη μεγάλη βελτίωση σε θέματα τεχνολογίας στη διάρκεια των τελευταίων ετών, παραμένει δύσκολο να βρεθούν τα κεφάλαια και οι πόροι για να αρχίσει η πραγματική δημιουργία τρισδιάστατων αστικών μοντέλων. (Aound, κ.ά, 2005) Με την επαλήθευση και αξιολόγηση των διάφορων προτάσεων για ένα έργο αστικού σχεδιασμού, καθώς και με την οπτικοποίηση των απαραίτητων προγραμματισμένων τροποποιήσεων στα κτίρια μιας περιοχής για την καλύτερη διαχείριση των υποδομών, γίνεται κατανοητή η τρισδιάστατη μοντελοποίηση σε διαφορετικές κλίμακες. Εκτός αυτών, υπάρχουν και εφαρμογές που απαιτούν βασικά βήματα ανάλυσης 3D GIS συστημάτων, όπως η κατανομή του θορύβου. Για την καλύτερη κατανόηση λοιπόν των πλεονεκτημάτων των 3D GIS στον αστικό σχεδιασμό, είναι αναγκαία η γνώση ολόκληρου του φάσματος της ανάλυσης των συστημάτων αυτών, αλλά και των χαρακτηριστικών τους. (Albrecht, κ.ά, 2015) Η πλειονότητα των συστημάτων, είτε CAD είτε ΣΓΠ ασχολούνται με διοικητικά έργα, εστιάζοντας στην αναπαράσταση και στη διαχείριση γραφικών δεδομένων. Καθώς αυξάνεται και η χρήση συστημάτων πληροφοριών, όπως αυξάνεται και η διαθεσιμότητα των τρισδιάστατων δεδομένων σε αστικές περιοχές, οι αρχές και οι σχεδιαστές δίνουν έμφαση στη μοντελοποίηση του αστικού χώρου σε τρεις διαστάσεις. (Bartel και Koeniger, 1998) Έτσι, είναι φανερό ότι με την εμφάνιση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων επιτυγχάνεται η καλύτερη επικοινωνία, βελτίωση στο σχεδιασμό και στον τομέα των κατασκευών, μείωση του χρόνου ολοκλήρωσης των έργων, περιορισμός των κινδύνων, κλπ, με θετικό αποτέλεσμα συνολικά για τους πολίτες, το κράτος και τις επιχειρήσεις. (Δημοπούλου, 2015) Όπως συμβαίνει συνήθως με τις αναδυόμενες τεχνολογίες, αρκετές διαφορετικές τεχνικές αναπτύχθηκαν και εξελίχθηκαν για τη δημιουργία και αναπαράσταση ενός αστικού τοπίου σε τρισδιάστατη μορφή. Με τη βοήθεια συγκεκριμένων τεχνικών αναδομούνται φωτορεαλιστικά κτίρια με περιορισμένη, όμως, χρήση εξαιτίας της μικρής χωρικής τους ακρίβειας ή λεπτομέρειας. Άλλες εναλλακτικές βασίζονται στην ακριβέστατη αναδόμηση κάθε μοντέλου κτιρίου μεμονωμένα, γεγονός που φαίνεται λογικό όταν θέλει κάποιος να αναπαραστήσει τοπόσημα σε μια πόλη, αλλά αυτή η μέθοδος είναι αδύνατον να χρησιμοποιηθεί όταν πρέπει να δημιουργηθεί μια πόλη με ή παραπάνω αστικές δομές.(biljecki κ.ά, 2015) Μια τρίτη προσέγγιση μπορεί να είναι αυτή που βασίζεται σε τηλεσκοπικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης, όπως εικόνες ή lidar, για να καθορίσουν το ύψος κάθε κτιρίου, τον όγκο και την τοποθεσία του, όπως και κάποιας μορφής αυτοματοποίηση για να μπορέσει να γίνει μια όσο το δυνατόν πιο ρεαλιστική αναδόμηση μεγάλων πόλεων. (ESRI, 2014) Η ιδέα της δημιουργίας ξεχωριστών τρισδιάστατων μοντέλων στον αστικό σχεδιασμό για την κάθε πόλη, μοντέλα που θα αντιμετωπίζουν διαφορετικά θέματα το καθένα, δοκιμάζεται από τη δημιουργία ενός μόνο ψηφιακού αστικού μοντέλου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλές εφαρμογές, γιατί είναι πιο πρακτικό να συντηρηθεί ένα σελ

52 μόνο μοντέλο από πολλαπλά μοντέλα. (Aound, κ.ά, 2005) Με Ένα τέτοιο μοντέλο, λοιπόν, θα πρέπει να έχει πληθώρα πληροφοριών, όπως και ακριβή γεωμετρικά δεδομένα, ώστε να είναι διαθέσιμη και προσβάσιμη και η γεωμετρία του με την απαραίτητη σύνδεση του σε υπάρχοντα δεδομένα συστημάτων 3D GIS.(Cerny κ.ά, 2012) Για την καλύτερη κατανόηση των διαφορών και των ομοιοτήτων μεταξύ των διάφορων προσεγγίσεων για την τρισδιάστατη αστική χαρτογράφηση, πρέπει να αναθεωρήσει κανείς τις διαφορές μεταξύ μιας αεροφωτογραφίας και ενός παραδοσιακού δισδιάστατου χάρτη. Ενώ η αεροφωτογραφία είναι μια πραγματική φωτογραφία και μπορεί να είναι και αρκετά ρεαλιστική στην όψη, μόνο συγκεκριμένος όγκος πληροφορίας μπορεί να αποδοθεί. Από την άλλη, ένας χαρτογραφικός χάρτης, ενώ καμιά φορά μοιάζει «καρτουνίστικος» και ίσως όχι τόσο ρεαλιστικός από πολλές απόψεις, μπορεί να σχεδιαστεί για να αποδώσει ένα σημαντικό αριθμό πληροφοριών όπως ονόματα δρόμων, ζωνοποίηση, ή πολιτισμικά σύνορα, όπως τα όρια πόλεων. (Tsiliakou, κ..ά, 2014) Εικόνα 18:Αεροφωτογραφία (αριστερά), Χάρτης (δεξιά) Πηγή: Google Maps, Περιοχή Θεσσαλονίκης, , Αντίστοιχα παραδείγματα υφίστανται και στον κόσμο της τρισδιάστατης αστικής χαρτογράφησης. Ορισμένα μοντέλα κτιρίων σε τρισδιάστατους αστικούς χάρτες δεν είναι τίποτα παραπάνω από εικόνες τοποθετημένες πάνω σε ένα πλέγμα και παρότι μπορεί να φαίνονται καλά στην όψη, εφαρμογές τέτοιου τύπου μοντέλων κτιρίων περιορίζονται στην απλή οπτικοποίηση και ανθρώπινη μετάφραση. (Aound, κ.ά, 2005) Επιπλέον, υπάρχουν και οι τρισδιάστατοι αστικοί χάρτες που χρησιμοποιούν διαδικαστικά μοντέλα κτιρίων, δηλαδή ένα απλό χαρτογραφικό προϊόν και λειτουργούν περισσότερο ως παραδοσιακοί χάρτες που μπορεί να φαίνονται και αυτοί με τη σειρά τους «καρτουνίστικοι». Παρόλα αυτά, δημιουργούνται με σκοπό να καταστήσουν δυνατή την επεξεργασία και ανάλυση όλων των δεδομένων σχετικά με τα κτίρια, όχι απλά να παρέχουν μια απλή αναπαράσταση τους. (ESRI, 2014) σελ

53 Εικόνα 19:Παράδειγμα κτιρίων στο περιβάλλον του City Engine (αριστερά), Μοντέλο Κτιρίου (δεξιά) (Πηγή: Landscape and Urbanism, 2009) Με τη χρήση φωτορεαλιστικών υφών που χαρτογραφούνται στην επιφάνεια απλών ή περίπλοκων γεωμετρικών αντικειμένων, αυτά τα μοντέλα αντιμετωπίζουν την πρόκληση να αναπαραστήσουν αστικές περιοχές με τη βοήθεια του animation μέσω υπολογιστή, το οποίο είναι ένα σημαντικό εργαλείο που επιτρέπει την αξιολόγηση και γνώση χωρικών περιπτώσεων, όπως την οπτικοποίηση από την άποψη του αρχιτεκτονικού και αστικού σχεδιασμού και την εκτίμηση των επιπτώσεων της ανάπτυξης τους ή και την αισθητική αξιολόγηση μιας υπάρχουσας γειτονιάς. Η χρήση του εργαλείου αυτού παρέχει ένα υψηλό επίπεδο αλληλεπίδρασης αλλά όχι και τόση διαδραστικότητα και αυτό έχει ως αποτέλεσμα πολύ εντυπωσιακές οπτικές αναπαραστάσεις, όχι και τόσο ταιριαστές όμως για τη συνεχή ανατροφοδότηση στη διαδικασία του σχεδιασμού. (Bartel και Koeniger, 1998) D GIS αστικά μοντέλα Τα 3D GIS μοντέλα φαίνονται ίδια σε πολλές περιπτώσεις με αυτά που δημιουργούνται με την τεχνολογία CAD, διότι χρησιμοποιούν ίδια λογισμικά, παρόλα αυτά η μεγάλη τους διαφορά φαίνεται στη λειτουργικότητά τους. Ενώ, λοιπόν ένα μοντέλο CAD δεν προσφέρει λειτουργικότητα στο χρήστη για να μπορέσει να αποθηκεύσει τις εικονιζόμενες τιμές, η συμβολή των ΣΓΠ βοηθάει το χρήστη να παρουσιάσει κάποια χωρικά ζητήματα των κτιρίων, αλλά και να δημιουργήσει το δομημένο χώρο που θα απεικονίζεται στο περιβάλλον του μοντέλου. Ένα ΣΓΠ λειτουργεί ως μια χωρική βάση δεδομένων με γραφικό περιβάλλον διεπαφής για την εκτέλεση ερωτημάτων, λειτουργιών και ζητήματα διαχείρισης δεδομένων σε χωρικό επίπεδο και στην τρισδιάστατη μορφή του παρουσιάζει τη λειτουργικότητα σε ένα μοντέλο CAD. Οι χρήστες έχουν τη δυνατότητα να προβάλλουν τα αποτελέσματα του μοντέλου σε τρεις διαστάσεις, στην οθόνη. (Geosimulation, 2015) 3.2. Θέματα 3D GIS στον αστικό σχεδιασμό Διαχείριση τρισδιάστατων αστικών μοντέλων : λόγω των διαφορετικών πηγών που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη τρισδιάστατων αστικών μοντέλων, είναι αναγκαία η προτυποποίηση στην περιγραφή, την αποθήκευση και την ανταλλαγή μεταξύ των αστικών περιβάλλοντων σελ

54 Η σημασιολογική πληροφορία των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων: εκτός από τα γεωμετρικά μοντέλα, χρειάζεται και σημασιολογική πληροφορία για τα αντικείμενα της πόλης. Είναι συνεπώς σημαντικό να αναπτυχτούν μέθοδοι για τη μοντελοποίηση, απεικόνιση, διαχείριση, διατύπωση χωρικών ερωτημάτων και ανάλυση της σημασιολογικής πληροφορίας των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων (Tsiliakou, κ..ά, 2014) Αναζήτηση και ανάπτυξη νέων εφαρμογών: εφαρμογές που θα σχετίζονται με τις μεθόδους ανάλυσης στα τρισδιάστατα αστικά μοντέλα, στη χρήση τους σε κινητές συσκευές, αλλά και στη δημοσίευση τους στο διαδίκτυο (Δημοπούλου, 2015) 3.3. Οπτικοποίηση στον αστικό σχεδιασμό σε τρισδιάστατη μορφή Οπτικοποίηση των επιπέδων λεπτομέρειας Εξαιτίας της δομής της διαδικασίας του σχεδιασμού, είναι απαραίτητη η χρήση διαφορετικών επιπέδων λεπτομέρειας. Με βάση διάφορες κλίμακες χαρτών, κάθε επίπεδο εμπεριέχει διαφορετικές μεθόδους που επηρεάζουν και την οπτική αναπαράσταση των αστικών αντικειμένων. Επιπλέον, το κύριο θέμα του σχεδιασμού δεν είναι η πιστή αντιγραφή των αστικών δομών αλλά μια καλή ιδέα της πραγματικότητας. Αυτά τα επίπεδα λεπτομέρειας (Level Of Detail- L.O.D ) χωρίζονται στις εξής κατηγορίες: Επίπεδο ψηφίδας (pixel), όσο πιο κοντά βρίσκεται κάποιος στο αντικείμενο, τόσο αυξάνεται ο αριθμός των ορατών ψηφίδων και μετά από μια συγκεκριμένη τιμή, το επίπεδο λεπτομέρειας είναι υψηλότερης ανάλυσης. Απόσταση από το αντικείμενο, αναλογικά με την πρώτη κατηγορία, υπάρχουν και εδώ προκαθορισμένες τιμές. Αυτή η μέθοδος είναι σημαντική για αντικείμενα διαφορετικών μεγεθών στην ίδια απόσταση από έναν παρατηρητή. Εξάρτηση από τη γωνία θέασης, εδώ το επίπεδο λεπτομέρειας μειώνεται με την αύξηση της απόστασης από τη γωνία θέασης. Ρητή επιλογή, για συγκεκριμένα αντικείμενα ή υποαντικείμενα, δομές ή και κλάσεις, οι επιλογές για το επίπεδο λεπτομέρειας καθορίζονται επιλεκτικά. (Tsiliakou, κ..ά, 2014) Οπτικοποίηση των χρονικών μεταβολών Είναι σημαντικό να υφίσταται μια εικόνα ενός μοντέλου πόλης σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, ώστε να επισημαίνονται και να καταγράφονται οι διάφορες μεταβολές του. Η πληροφορία του χρόνου σε κάθε αντικείμενο, αποθηκεύεται ώστε να δημιουργηθεί ένα τρισδιάστατο αστικό μοντέλο, ιδιαίτερα χρήσιμο σε εφαρμογές όπως είναι ο αστικός σχεδιασμός. (Mao, 2011) σελ

55 3.3.3.Διαδικτυακή οπτικοποίηση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων Καθώς το διαδίκτυο αποτελεί σημαντικό εργαλείο για πολλές εφαρμογές, αναγκαίο θεωρείται να αναπτυχθούν διαδικτυακές μέθοδοι για τον τρισδιάστατο αστικό σχεδιασμό των μοντέλων. Ήδη υπάρχουν μερικά αρθρώματα (plugins) διακομιστών του διαδικτύου που συμβάλλουν στην παρουσίαση των τρισδιάστατων δεδομένων, όπως το Adobe Flash, Microsoft Silverlight και Java3D. Παραμένουν, βέβαια, θέματα προς περαιτέρω διερεύνηση για την οπτικοποίηση του τρισδιάστατου μοντέλου πόλης, όπως είναι η δημιουργία τρισδιάστατης σκηνής για πολλαπλές πλατφόρμες μέσω διαδικτύου και η δυνατότητα αυτόματης δημιουργίας πολλαπλής απεικόνισης σε διαφορετικές κλίμακες. (Mao, 2011) 3.4. Εφαρμογές για τρισδιάστατους αστικούς χάρτες και μοντέλα δεδομένων Ευκαιρίες για τη χρήση της τρισδιάστατης αστικής χαρτογράφησης αυξάνονται συνεχώς, καθώς πολλά αστικά περιβάλλοντα μετατρέπονται από δισδιάστατα σε τρισδιάστατα. Ευτυχώς, αν ένας χάρτης έχει κατασκευαστεί με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε τα νέα δεδομένα μπορούν να προστεθούν όταν θα είναι διαθέσιμα, η χρησιμότητα του χάρτη θα αυξάνεται με ραγδαίο ρυθμό, καθώς αναπτύσσονται επιπρόσθετες εφαρμογές και ροές εργασίας. Οι πιο διαδεδομένες εφαρμογές των τρισδιάστατων μοντέλων στη σημερινή εποχή κατηγοριοποιούνται στα εξής : (Singh κ.ά, 2013) Προσομοιώσεις Αστικός σχεδιασμός Εμπορική δραστηριότητα της πόλης Δημόσια τάξη Αντιμετώπιση καταστροφών Προμήθεια ενέργειας και ενεργειακός σχεδιασμός Διαχείριση εκδηλώσεων Περιβαλλοντική διαχείριση Εκτίμηση και αγορά ακινήτων Απογραφές Μεταφορές και Πλοήγηση Διαχείριση κυκλοφορίας Εικονικός τουρισμός Σχετικά με τη διαχείριση των κινδύνων, πολλές υπηρεσίες δημόσιας ασφάλειας, όπως το πυροσβεστικό σώμα και οι υπηρεσίες παροχής υγείας χρησιμοποιούν τρισδιάστατα αστικά μοντέλα για να τους βοηθήσουν στον εντοπισμό του διαθέσιμου εξοπλισμού για την αντιμετώπιση των πυρκαγιών, στη διαχείριση τοπικών συγκοινωνιών σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, αλλά και για να ηρεμήσουν τον εγκαταλελειμμένο πληθυσμό. (Mao, 2011) Μια από τις πιο συνηθισμένες χρήσεις της τρισδιάστατης αστικής χαρτογράφησης ήταν η προσομοίωση για τη μοντελοποίηση πλημμυρών που ήταν πολύ σημαντικό εργαλείο από τον τυφώνα Katrina, το Όταν συνδυάζονται μοντέλα κτιρίων με ακριβή ψηφιακά μοντέλα εδάφους (DTM), προσομοιώσεις σελ

56 μπορούν να δημιουργηθούν που εντοπίζουν με αντίστοιχη ακρίβεια τις περιοχές υψηλού κινδύνου, βασισμένες σε μια ποικιλία σεναρίων. Η μοντελοποίηση του τρισδιάστατου περιβάλλοντος μπορεί να συμβάλλει και στον καθορισμό των επιπτώσεων ενός κύματος θύελλας και να βοηθήσει επίσης στη χωροθέτηση διαδρομών και κέντρων εκκένωσης. (Biljecki κ.ά, 2015) Η χαρτογράφηση κρίσιμων υποδομών, όπως υποδομών διανομής ηλεκτρικού ρεύματος, μπορεί επίσης να υλοποιηθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια σε τρισδιάστατη μορφή, όπως και στη χαρτογράφηση του σχεδιασμού έκτακτης ανάγκης, στον καθορισμό των απαιτήσεων για τη συνοχή των λειτουργιών και στις προσπάθειες αναπροσαρμογής. (ESRI, 2014) Οι πολεοδόμοι άρχισαν να βασίζονται στους τρισδιάστατους αστικούς χάρτες, προκειμένου να υποστηρίξουν μια μεγάλη ποικιλία καθημερινών έργων λήψης αποφάσεων και για τη μελέτη της επιρροής δυνητικών προτεινόμενων έργων στο αστικό περιβάλλον. Όταν προτείνεται η κατασκευή ενός νέου κτίσματος, είναι πλέον διαθέσιμη η πρόσβαση στις ορατές επιπτώσεις του νέου κτιρίου στην περιβάλλουσα περιοχή. Η καλύτερη κατανόηση των εφέ της σκίασης και της πιθανής θέσης του ήλιου σε γειτονικά κτίρια μπορεί να βοηθήσει στον καθορισμό του βέλτιστου τρόπου κατασκευής ενός «πράσινου» κτιρίου, ο εντοπισμός δηλαδή των προοπτικών των κτιρίων σχετικά με την ηλιακή ενέργεια κατέστη πλέον εφικτός και πρακτικός. (Mao, 2011) Στις επιχειρήσεις εκτίμησης ακινήτων άρχισε ήδη να αξιοποιείται η πληροφορία σε έναν αστικό χάρτη σε τρισδιάστατη μορφή για την αύξηση των ευκαιριών στην αγορά και για να αποκτήσουν πλεονέκτημα σε σχέση με τους ανταγωνιστές τους. Παραδείγματα αποτελούν: η παροχή προβολής σε οποιαδήποτε κατεύθυνση από κάποια τοποθεσία σε ένα κτίριο, και η δυνατότητα προβολής των κενών θέσεων σε γραφεία μισθώσεων μέσω της τοποθεσίας μέσα στο κτίριο με τη χρήση ημι-διάφανου τρισδιάστατου μοντέλου κτιρίου. (ESRI, 2014) Στα θέματα του δημοσίου, τα μοντέλα αστικών περιοχών είναι αναγκαία για να μπορέσουν να ρυθμιστούν τα δικαιώματα ιδιοκτησίας της γης ή να διαχειριστούν πολιτικές για την τοπική φορολογία. Για παράδειγμα, οι τοπικοί φόροι που καταβάλλονται στην πόλη της Σιγκαπούρης καθορίζονται εν μέρει από τη διαθεσιμότητα του κατειλημμένου χώρου και την επίδραση της διαθεσιμότητας του ήλιου στην εγγύς περιοχή. (Rich, 2009) Οι υπηρεσίες ενέργειας, δημόσιας υγείας και διαχείρισης μπορούν να βελτιωθούν σε μεγάλο βαθμό με τη χρήση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων. (Mao, 2011) σελ

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Δ: ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 3D GIS ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ Τα παραδείγματα που επιλέχθηκαν, θεωρήθηκαν ότι θα μπορούσαν να εφαρμοστούν και στην Ελλάδα, μιας και παρουσιάζουν ομοιότητες, οπότε θα ήταν δυνατή η πιθανή προσαρμογή τους στα ελληνικά δεδομένα Το παράδειγμα της ιστορικής πόλης Leiria στην Πορτογαλία Λόγω της αστικής εξάπλωσης και κατασκευής νέων μοντέρνων κατοικήσιμων περιοχών, ο εντοπισμός λύσεων που επιτρέπουν τη διατήρηση της απτής και άυλης ιστορικής κληρονομιάς των αστικών κέντρων θεωρήθηκε σημαντικό, όπως και κρίθηκε αναγκαία η αναζωογόνηση των ιστορικών αστικών περιοχών που είχαν εγκαταληφθεί και υποβαθμιστεί στην περιοχή της Leiria, στην Πορτογαλία. Παρακάτω περιγράφεται η ανάπτυξη ενός μοντέλου 3D GIS της ιστορικής πόλης αυτής πόλης, όπου δοκιμάστηκε η ενσωμάτωση του με μοντέλα 3D BIM, μαζί με όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για τις δομές των κτιρίων. (Almeida, κ.α, 2016) Περιοχή μελέτης και δεδομένα Η περιοχή μελέτης αφορά το ιστορικό κέντρο της πόλης Leiria σε ακτίνα περίπου 0,4 τχλμ. Το αρχαίο κέντρο εκτείνεται από τις πλαγιές του λόφου στις οποίες το κάστρο βρίσκεται κατά το μήκος της όχθης του ποταμού και αποτελείται κυρίως από παλιά κτίρια, τα οποία χρονολογούνται από τον 16 ο αιώνα μέχρι τον 19 ο αιώνα, από αναρίθμητα σοκάκια και μικρές πλατείες, όπως αυτά απεικονίζονται στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 20:Περιοχή Μελέτης για την ανάπτυξη του μοντέλου στην πόλη Leiria (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) σελ

58 Για τη δημιουργία του μοντέλου 3D GIS για το ιστορικό κέντρο της πόλης, μοντελοποιήθηκαν 319 κτίρια, καθώς και μια εικονική διαδρομή στην πόλη, μέσα από τα στενά σοκάκια η οποία είχε μήκος 727 μέτρα και περνούσε από 110 κτίρια, μερικά από τα οποία κατείχαν σημαντικά αρχιτεκτονικά στοιχεία και συνδέονται με ιστορικά επεισόδια ενός σημαντικού Πορτογάλου συγγραφέα, τον Eça de Queirós. Εικόνα 21:Εικονική διαδρομή (κίτρινη γραμμή). Τα κόκκινα σημεία αναφέρονται στην τοποθεσία κτιρίων που αναπτύχθηκε λεπτομερές μοντέλο στο εσωτερικό τους (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Για την ανάπτυξη του αστικού μοντέλου 3D GIS έγινε χρήση των εξής πηγών, όπως αναφέρονται παρακάτω: Χαρτογραφικές πληροφορίες κλίμακας 1: Αρχιτεκτονικά σχέδια τεσσάρων ιστορικών κτιρίων Βάση δεδομένων για τα μη δομικά στοιχεία των κτιρίων αλλά και των ιστορικών πληροφοριών που παρέχει πληροφορίες για το επίπεδο διατήρησης του κάθε κτιρίου Ψηφιακή ορθοανηγμένη αεροφωτογραφία με χωρική ανάλυση 0,5 μέτρων για να συνδεθεί με το τρισδιάστατο μοντέλο Φωτογραφίες προσόψεων ορθοανηγμένες με χωρική ανάλυση 0,0012 μέτρα [Almeida, κ.α, 2016] Μεθοδολογία To 3D GIS μοντέλο πόλης που αναπτύχθηκε, χρησιμοποίησε τρισδιάστατες χωρικές πληροφορίες και θεματικές πληροφορίες χαρακτηριστικών μαζί με μια γεωγραφική βάση δεδομένων για το ιστορικό κέντρο της πόλης. Χωρικές και σημασιολογικές πληροφορίες δομήθηκαν σε πέντε συνεχή επίπεδα λεπτομέρειας (LODs), με το LOD0 να καθορίζει το ιστορικό κέντρο πόλης και το πιο λεπτομερές LOD4 να περιλαμβάνει εξωτερικά και εσωτερικά χαρακτηριστικά. (Almeida, κ.ά, 2016) Το τρισδιάστατο μοντέλο πόλης βασικά παρέχει πέντε επίπεδα λεπτομέρειας, δηλαδή τα παρακάτω: το LOD1 που είναι βασικά ένα δισδιάστατο ψηφιακό μοντέλο εδάφους σελ

59 (DTM), πάνω από το οποίο μπορούν να τοποθετηθούν μια αεροφωτογραφία ή ένας χάρτης, το LOD2 που είναι το γνωστό μοντέλο των οικοδομικών τετραγώνων, χωρίς τις δομές των σκεπών ή υφές, το LOD3, το οποίου τα κτίρια, σε αντίθεση με το προηγούμενο, έχει διαφοροποιημένες υφές και σκεπές, το LOD4, που απεικονίζει τα αρχιτεκτονικά μοντέλα με λεπτομέρειες στην όψη, τις δομές των σκεπών, όπως και τα μπαλκόνια, δηλαδή υφές μεγάλης ανάλυσης χαρτογραφήθηκαν πάνω σε αυτά και αυτό το επίπεδο λεπτομέρειας συμπληρώνει το τρίτο με την προσθήκη εσωτερικών δομών, όπως δωμάτια, εσωτερικές πόρτες, σκάλες και έπιπλα. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει τα εξής βήματα: 1. Συλλογή δεδομένων και πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένων και των μη δομικών στοιχείων των κτιρίων που εντοπίστηκαν επί τόπου 2. Ανάπτυξη της γεωβάσης σε δισδιάστατο περιβάλλον 3. Κατασκευή του ψηφιακού μοντέλου εδάφους 4. Αρχιτεκτονική μοντελοποίηση των τεσσάρων απομακρυσμένων ιστορικών κτιρίων με εργαλεία BIM (Building Information Modelling) 5. Συνένωση όλων των πληροφοριών σε 3D GIS περιβάλλον 6. Δημιουργία της εικονικής διαδρομής (Almeida, κ.ά, 2016) Μοντελοποίηση εδάφους και κτιρίων Η δημιουργία του μοντέλου 3D GIS ξεκίνησε με την κατασκευή ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους. Για όλη την αστική περιοχή σε ακτίνα περίπου 0,4 τ.χλμ, παράχθηκε ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους με χωρική ανάλυση 1 μέτρο. Το ψηφιακό μοντέλο εδάφους μεγαλύτερης χωρικής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκε για τον πυρήνα του εικονικού τρισδιάστατου μοντέλου πόλης και κατασκευάστηκε με τη χρήση χαρτογραφικής υψομετρίας, δηλαδή με τη χρήση ισοϋψών και τα σημεία του υψομέτρου. Η ψηφιακή ορθοανηγμένη αεροφωτογραφία τοποθετήθηκε πάνω από το ψηφιακό μοντέλο στις σωστές συντεταγμένες και μετά αυτό με τη βοήθεια εργαλείων του ArcGIS εξάχθηκε στο λογισμικό City Engine. Εικόνα 22:Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους της πόλης Leiria (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Το επόμενο βήμα ήταν η μοντελοποίηση των κτιρίων που αναπαραστάθηκαν με διάφορα επίπεδα λεπτομέρειας, σύμφωνα με τους στόχους του πρότζεκτ. Για τα 319 σελ

60 κτίρια του ιστορικού κέντρου, δημιουργήθηκαν γεωμετρικά μοντέλα και διαφοροποιημένες δομές σκεπών και υφές με το λογισμικό City Engine. Το επίπεδο λεπτομέρειας ήταν απαραίτητο για να δημιουργηθεί ένα μοντέλο με πληροφορίες για την εσωτερική δομή του, καθώς τις αμοιβαίες σχέσεις μεταξύ των αρχιτεκτονικών στοιχείων, επιτρέποντας μια εικονική επίσκεψη στο εσωτερικό αυτών των κτιρίων με πρόσβαση σε ιστορικές πληροφορίες. Τα τρισδιάστατα μοντέλα κτιρίων με τις λεπτομέρειες για το εσωτερικό τους και τις υφές τους δημιουργήθηκαν με το λογισμικό ArchiCAD. (Almeida, κ.ά, 2016) Εικόνα 23:Κτίρια που μοντελοποιήθηκαν με το επίπεδο λεπτομέρειας LOD2 (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 24:Casa de Eça de Queirós, Κτίριο Hingas, Κτίριο Ateneu, Salgueiro Baron Palace (LOD3, LOD4) (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Μια γεωβάση με τη χρήση του λογισμικού ArcGIS δημιουργήθηκε για να παρουσιάσει τις πληροφορίες που είναι σχετικές με την ιστορία και τα υπόλοιπα στοιχεία του κάθε κτιρίου. Αυτές οι πληροφορίες στη συνέχεια ενσωματώθηκαν στο τρισδιάστατο μοντέλο. σελ

61 Εικόνα 25: Τρισδιάστατο μοντέλο του Baron of Salguiero Palace με LOD4 (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) D GIS : Το μοντέλο της πόλης Leiria Η ανάπτυξη του εικονικού αστικού μοντέλου πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό City Engine με δυο προσεγγίσεις, τη χρήση κανόνων ή τη διαδικαστική προσέγγιση κατά τη διάρκεια της μοντελοποίησης. Οι κανόνες σχημάτων CGA (Computer Generated Architecture) που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα αυτό είναι μια γλώσσα προγραμματισμού ειδική στο να παράγει αρχιτεκτονικό τρισδιάστατο περιεχόμενο. Η διαδικασία με την οποία έγινε η σχεδίαση στο City Engine απεικονίζεται παρακάτω: (Almeida, κ.ά, 2016) Εικόνα 26:Διαλειτουργικότητα προγραμμάτων για τη δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 27:Παράδειγμα τελικού αποτελέσματος (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) σελ

62 4.2. 3D GIS στην ιστορική χερσόνησο της Κωνσταντινούπολης Το συγκεκριμένο παράδειγμα περιγράφει τη χρήση ενός συστήματος 3D GIS στην ιστορική χερσόνησο της Κωνσταντινούπολης. Ο λόγος που επιλέχθηκε αυτή η περιοχή, πιο συγκεκριμένα η περιοχή Eminönü, είναι επειδή συμπεριλήφθηκε στην πρωτεύουσα του πολιτισμού για το 2010 και επιλέχθηκε από την UNESCO, καθώς αποτελεί μια από τα πιο ενεργά τμήματα της κεντρικής περιοχής. (Sengul, 2008) Δεδομένα Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για το τρισδιάστατο αυτό μοντέλο παρήχθησαν από ένα γραφείο GIS στο μητροπολιτικό δήμο της Κωνσταντινούπολης. Σε επόμενη φάση τα δεδομένα αυτά εξήχθησαν στο πρόγραμμα ArcGIS, όπως και το τυπικό πλάνο για την ιστορική αυτή περιοχή που προετοιμάστηκε για το σκοπό αυτό. Εικόνα 28:Το τυπικό πλάνο για την αστική ανάπτυξη της περιοχής της χερσονήσου (Πηγή: Sengul, 2008) σελ

63 Εικόνα 29:Απεικόνιση όλων των δεδομένων στο περιβάλλον του ArcGIS (Πηγή: Sengul, 2008) Μεθοδολογία Σε πρώτη φάση καθορίστηκαν οι θέσεις των δεδομένων και μετά τα δεδομένα διαχωρίστηκαν σε τρία μέρη, στα περιοδικά, στα εκτενή δεδομένα και τέλος στα γραμμικά τα οποία εξετάστηκαν και αποθηκεύτηκαν σε ξεχωριστά θεματικά επίπεδα στο πρόγραμμα. Με τη χρήση του προγράμματος Arc Catalog τα χρησιμοποιημένα δεδομένα τοποθετήθηκαν σε μια γεωβάση και ορίστηκε ως προβολικό σύστημα το ED50 και στη συνέχεια τα δεδομένα χωρίστηκαν σε συμβολογίες που εφαρμόστηκαν στο πρόγραμμα και είχαν ως αποτέλεσμα να πραγματοποιηθεί η διαδικασία για την οπτικοποίηση των κτιρίων με τη χρήση τεχνικών για αυτήν. Αυτά τα δεδομένα λοιπόν μετατράπηκαν σε τρισδιάστατα KML δεδομένα και αποθηκεύτηκαν σε αυτή τη μορφή με τη χρήση του προγράμματος Export to KML Extension V.2.3 για να μπορέσουν μετά να επεξεργασθούν για την τρισδιάστατη προβολή του εδάφους και των κτιρίων στο πρόγραμμα Arc Scene. Τέλος, τα κτίρια της περιοχής μελέτης, της ιστορικής χερσονήσου εξήχθησαν στο πρόγραμμα Google Earth, όπου και φάνηκε το τελικό αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας. (Sengul, 2008) σελ

64 Εικόνα 30:Το τελικό αποτέλεσμα της τρισδιάστατης απεικόνισης κτιρίων στην ιστορική χερσόνησο (Πηγή: Sengul, 2008) Το σύστημα 3D GIS που δημιουργήθηκε στην ιστορική χερσόνησο κατά μήκος των ορίων πόλης της Κωνσταντινούπολης δημοσιεύτηκε διαδικτυακά και απεικονίζεται σε όλη την έκταση του στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 31:Αναπαράσταση όλης της περιοχής μελέτης με τα τρισδιάστατα κτίρια (Πηγή: Sengul, 2008) σελ

65 4.3. Το 3D GIS στο πανεπιστήμιο του Rochester, στη Νέα Υόρκη Καθώς τα ΣΓΠ αποτελούν τεχνολογικά εργαλεία τα οποία συμβάλλουν στην καλύτερη λήψη αποφάσεων σχετικά με τη χωρική ανάλυση και απεικόνιση, μπορούν και να συμβάλλουν στην καλύτερη διαχείριση υποδομών, στη βελτιστοποίηση του χώρου, στη χαρτογράφηση γεγονότων και διαδικασιών κ.λπ. Έτσι, θα είναι δυνατή και η μελέτη της επιρροής τους σε φυσικές οντότητες όπως είναι τα εκπαιδευτικά ιδρύματα, δηλαδή θα μπορέσει να εντοπιστεί το χωρικό τους αντίκτυπο D GIS σύστημα για το σχεδιασμό της πανεπιστημιούπολης Τα ΣΓΠ μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλες τις γεωγραφικές κλίμακες στα εκπαιδευτικά ιδρύματα, προκειμένου να συμβάλλουν στην αξιοποίηση των βάσεων δεδομένων και στην αύξηση της αποτελεσματικότητας τους, καθώς αποτελούν μια χωρική τεχνολογία. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, αναφέρεται η περίπτωση του πανεπιστημίου του Rochester, στη Νέα Υόρκη. Το πανεπιστήμιο αυτό λόγω της συνεχούς εξάπλωσης του, συνάντησε δυσκολίες στη διαχείριση των διάφορων δραστηριοτήτων και έργων εντός της πανεπιστημιούπολης. Για αυτό λόγο, ανέπτυξε ένα εικονικό τρισδιάστατο μοντέλο με τη βοήθεια του ArcGIS και του 3D Analyst. (ESRI, 2012) Σε πρώτη φάση πραγματοποιήθηκαν κάποιες χιλιάδες γεωαναφορές σχεδίων που αφορούσαν υπηρεσίες κοινής ωφέλειας στην πανεπιστημιούπολη και η μετέπειτα τους μετατροπή σε αρχεία γεωβάσεων. Η αναπαράσταση αυτών των σχεδίων προοριζόταν να είναι συνεχή επίπεδα για το κάθε σύστημα, αντί για μεμονωμένα σχέδια που θα εμπεριέχουν πολλαπλά συστήματα. Αυτή η διαδικασία είχε ως αποτέλεσμα να απλοποιηθεί η υπηρεσία «call before you dig» η οποία αποτελεί έναν μη κερδοσκοπικό οργανισμό που ενσωματώνει όλες τις επιχειρήσεις και κοινότητες κοινής ωφέλειας. Αντί λοιπόν να απαιτείται η ταξινόμηση χιλιάδων σχεδίων που χρειάζονται την άμεση χειροκίνητη αντιστοίχηση τους, οι υπάλληλοι στις κεντρικές υπηρεσίες κοινής ωφέλειας είχαν πλέον πρόσβαση σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο του πανεπιστημίου, με χαρτογραφημένα όλα τα συστήματα που αφορούν αυτές τις υπηρεσίες. (Hixon) σελ

66 Εικόνα 32:Περιγραφή της παραπάνω διαδικασίας (Πηγή: Pictometry International) Κατασκευή 3D GIS μοντέλου Καθώς η διαχείριση της ανάπτυξης των υποδομών της πανεπιστημιούπολης ήταν επιτυχής, αποφασίστηκε να ακολουθηθεί ένα νέο πλάνο προκειμένου να επιτευχθεί περεταίρω ανάπτυξη στο σχεδιασμό της πανεπιστημιούπολης. Αυτό το πλάνο αφορούσε τη μαζική επέκταση των υπηρεσιών υγείας, της έρευνας και των ακαδημαϊκών επιχειρήσεων καθώς και την επαναευθυγράμμιση των δρόμων και τη βελτίωση της πρόσβασης σε δρόμους ταχείας κυκλοφορίας. (ESRI,2011) Δεδομένα Για την ικανοποίηση αυτών των αναγκών, θεωρήθηκε απαραίτητο ένα 3D GIS εικονικό μοντέλο της πανεπιστημιούπολης που θα συμπεριλάμβανε τρία βασικά στοιχεία: Ένα ενισχυμένο σύνολο δεδομένων εδάφους από εικόνες Lidar Αεροφωτογραφίες υψηλής ανάλυσης Δομικά μοντέλα υψηλής ανάλυσης και δεδομένων Για τη διαχείριση του εδάφους, χρησιμοποιήθηκε ένα σύνολο δεδομένων που κατασκευάστηκε από ένα υβριδικό μοντέλο με τη χρήση επίπεδων σημείων μάζας από εικόνες Lidar με τοπογραφικά υψόμετρα. Αυτό επέτρεψε τη σύλληψη των απότομων υψομετρικών αλλαγών σε διανυσματική μορφή και έδωσε την ευκαιρία στο πανεπιστήμιο να μπορέσει να κατασκευάσει τα δεδομένα εδάφους χωρίς νέες δαπάνες έρευνας σε υψηλό επίπεδο λεπτομέρειας ανάλογο με την τοποθεσία. Πάνω από το έδαφος «κούμπωσε» μια ορθοφωτογραφία πολύ υψηλής ανάλυσης (4 δευτερόλεπτα/ψηφίδα) από τον παγκόσμιο οργανισμό Partner Pictometry της ESRI στο Rochester της Νέας Υόρκης. Η ανάλυση αυτής της ορθοφωτογραφίας είναι τόσο υψηλή που πολλά στοιχεία όπως, σημεία πρόσβασης, λεκάνες αλιευμάτων ή και φρεάτια είναι ορατά, δίνοντας έτσι στο πανεπιστήμιο μεγάλο πλεονέκτημα και σελ

67 προβάδισμα στη χαρτογράφηση και στην ψηφιοποίηση. Επιπροσθέτως, αυτές οι φωτογραφίες αποτελούν και την ιδανική βάση για την εικονική πανεπιστημιούπολη και την κατασκευή του τρισδιάστατου μοντέλου. (ESRI,2011) Το τρισδιάστατο φωτορεαλιστικό περιβάλλον υψηλής ανάλυσης βοήθησε τους σχεδιαστές στο πανεπιστήμιο να μπορέσουν να δουν πως ένα προτεινόμενο κτίριο θα αλληλεπιδράσει με το ήδη υπάρχον περιβάλλον προτού κατασκευαστεί, διασφαλίζοντας ότι το μέγεθος, η κλίμακα και το είδος του προτεινόμενου κτιρίου είναι αρμονικά με το εγγύς περιβάλλον. (ESRI, 2012) Τα αποτελέσματα του τρισδιάστατου μοντέλου Το σχέδιο ολόκληρης της πανεπιστημιούπολης ενσωματώθηκαν σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο ως μια τρισδιάστατη κλάση δεδομένων ενεργοποιούμενη με το χρόνο. Ο χρήστης θα μπορεί να έχει έναν slider χρόνου που θα μετακινεί το μοντέλο μπροστά στο χρόνο, απεικονίζοντας τις διάφορες φάσεις του σχεδίου, από την κατεδάφιση ως την κατασκευή, την ανάπτυξη του τοπίου κ.λπ. Αυτό το εργαλείο είναι εξαιρετικά ισχυρό εργαλείο οπτικοποίησης και σχεδιασμού, αρκετά αποτελεσματικό στην παρουσίαση περίπλοκων τρισδιάστατων και χρονικών πληροφοριών. (ESRI,2012) Εικόνα 33:Εικονικό μοντέλο πανεπιστημιούπολης του Rochester (Πηγή:Bergmann, 2012) 4.4. Το 3D GIS στο Lower Manhattan Ένα σύστημα 3D GIS δημιουργήθηκε από το περιβαλλοντικό κέντρο προσομοίωσης (Environmental Simulation Center) προκειμένου να εξεταστεί η προοπτική της προσαρμοστικής επανάχρησης για μεγάλες εγκαταλελειμμένες εκτάσεις χώρου σε παλιά κτίρια γραφείων που δεν ήταν πλέον κατάλληλα για να στεγάσουν γραφεία, δηλαδή εκτάσεις περίπου 25 εκατομμυρίων τετραγωνικών ποδιών. Για αυτό το πρότζεκτ, ο οργανισμός αυτός καινοτόμησε στη δημιουργία ενός συστήματος 3D GIS, με τη χωρική γεωαναφορά μιας βάσης δεδομένων Oracle σε ένα λεπτομερές μοντέλο κάθε κτιρίου στο Lower Manhattan. Έτσι, δόθηκε η ευκαιρία στον οργανισμό ESC να συλλάβει, να επεξεργαστεί αλλά και να οπτικοποιήσει τα δεδομένα με τέτοιο τρόπο που δεν μπορούσαν οι παραδοσιακοί χάρτες χρήσεων γης ή οι χάρτες ζωνοποίησης. Το μοντέλο συνδέθηκε με στατιστικές πληροφορίες σχετικές με τις ζώνες, τις απογραφές, τις υποδομές, τις κατασκευές κτιρίων, τη χρονολογία των σελ

68 κτιρίων, τον αριθμό των ορόφων, τον αριθμό των ανεξάρτητων ανελκυστήρων, την ιστορική συντήρηση και τα ποσοστά εκκένωσης. Εικόνα 34:Παράδειγμα μοντέλου στην περιοχή του Lower Manhattan (Πηγή:: Enviromental Simulation Center, 2013) Στις παραπάνω εικόνες απεικονίζεται ο χώρος γραφείων που ήταν κατά κύριο λόγο διαθέσιμος από όροφο σε όροφο, περίπου 150 πόδια από το δρόμο που ήταν κατάλληλος για προσαρμοστική επανάχρηση. Η αξία αυτού του μοντέλου εντοπίστηκε στα εξής: α) η κατανόηση της πιθανότητας της προσαρμοστικής επανάχρησης σε μια περιοχή και αν αυτή οδήγησε στη δημιουργία μεγάλου αριθμού υπηρεσιών όπως και σταθμών τρένων, β) ο εντοπισμός της πιθανής επανάχρησης για παλιούς ουρανοξύστες με την αντιστοίχιση πιθανών χρήσεων με τα φυσικά χαρακτηριστικά ενός κτιρίου γ) η οπτικοποίηση των επιπτώσεων των πολιτικών και αποφάσεων σε όλη την περιοχή του Lower Manhattan. (Envioronmental Simulation Center, 2013) 4.5. Το εικονικό παράδειγμα του Νέου Άμστερνταμ Το περιβαλλοντικό κέντρο προσομοίωσης (Environmental Simulation Center) δημιούργησε και το εικονικό μοντέλο της περιοχής του Νέου Άμστερνταμ για το ιστορικό κέντρο της πόλης. Το πρωτότυπο παρουσίαζε την ικανότητα να εκμεταλλευτεί ένα διαδικτυακό τρισδιάστατο περιβάλλον που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη διερεύνηση της αίσθησης του χώρου του Νέου Άμστερνταμ στον 17 ο αιώνα. Ο σκοπός του ήταν να αποτελέσει ένα εκπαιδευτικό εργαλείο για μαθητές και καθηγητές σχετικό με την ιστορία του Νέου Άμστερνταμ. (Environmental Simulation Center, 2010) Το μοντέλο αυτό εστίαζε στην οδό Stone και περιλάμβανε 28 μοναδικά μοντελοποιημένα κτίρια, όπως και τον εξωτερικό και εσωτερικό χώρο τους, με τυπικά αντικείμενα που χαρακτηρίζουν την περίοδο του 17 ου αιώνα και θα μπορούσαν να ανήκουν σε κάποιον κάτοικο του Νέου Άμστερνταμ. Εκτός αυτών, το μοντέλο είχε και ένα ζωντανό σκηνικό δρόμου ανθρώπων που ήταν απασχολημένοι με τις σελ

69 καθημερινές τους δραστηριότητες, με πληροφορίες που συλλέχθηκαν από τους πίνακες αυτής της εποχής. Η έμφαση αυτού του μοντέλου δόθηκε κυρίως στη δημιουργία της αίσθησης της καθημερινότητας των Ολλανδικών αποικιών, καθώς και στη σύνδεση του φυσικού περιβάλλοντος με τα ιστορικά δεδομένα και την έρευνα. Με την εικονική διαδρομή που δημιουργήθηκε μπορεί κανείς να περιηγηθεί στην οδό αυτή το 1660, να μπορέσει να εξερευνήσει το εσωτερικό των κατοικιών, τους κήπους, τις ταβέρνες της τότε εποχής. Το μοντέλο αυτό συνδέθηκε με μια εκτεταμένη βάση δεδομένων η οποία περιείχε στοιχεία για τα πλοία, τη γη, και αρχεία κατοίκων, καθώς και με αρχεία πολυμέσων, ώστε ένας επισκέπτης να έχει τη δυνατότητα να αντλήσει όλες αυτές τις πληροφορίες κατά τη διάρκεια της εικονικής διαδρομής. (New Amsterdam History Center, 2011) Η εφαρμογή αναπτύχθηκε με τη βοήθεια του Google Earth και του ελεύθερου λογισμικού του συστήματος διαχείρισης Drupal. Παρείχε λοιπόν ένα χωρικό πλαίσιο που συμπεριλάμβανε τη γνώση για τους αποικισμούς όπως αυτοί ήταν τότε κατανοητοί. Πιθανές συνδέσεις του τρισδιάστατου αυτού μοντέλου με το μοντέλο του Lower Manhattan, όπως και συνδέσεις μεταξύ βάσεων δεδομένων και εξωτερικών συνδέσμων, το τοποθετούν μέσα στο πλαίσιο της σύγχρονης ιστορίας, της αρχαιολογίας, της γεωλογίας και άλλων μορφών έρευνας. (Environmental Simulation Center, 2010) Εικόνα 35:Πανοραμική απεικόνιση τρισδιάστατου μοντέλου του Νέου Άμστερνταμ στο Google Earth (Πηγή: Enviromental Simulation Center, 2011) σελ

70 Εικόνα 36:Απεικόνιση ολλανδικής αποικίας στο Google Earth (Πηγή: Enviromental Simulation Center, 2011) Εικόνα 37:Παραδείγματα απεικόνισης του μοντέλου μέσα από μια εικονική διαδρομή (Πηγή:New Amsterdam History Center, 2011) σελ

71 Εικόνα 38:Παράδειγμα μοντέλου στο διαδίκτυο (Πηγή: Πηγή:New Amsterdam History Center, 2011) 4.6. Το παράδειγμα της πόλης της Βαλτιμόρης Vision 2030 Στο Μητροπολιτικό Συμβούλιο της Βαλτιμόρης αποφάσισε να εξετάσει θέματα κινητικότητας, προκειμένου να εντοπίσει μια ευρεία τοπική ομοφωνία σε θέματα όπως χρήσεις γης και μοτίβα ανάπτυξης, εναλλακτικούς τρόπους μεταφορών, περιβάλλον και οικονομική ανάπτυξη. Κατά τη διάρκεια της πρώτης φάσης του πρότζεκτ, χρησιμοποιήθηκαν εκτεταμένες αναλύσεις σε ΣΓΠ προκειμένου να εντοπιστούν και να δημιουργηθούν χάρτες δυνητικά αναπτυσσόμενων περιοχών στις πέντε κομητείες και στην περιοχή της πόλης της Βαλτιμόρης που θα συγκρίνουν τη διαθέσιμη έκταση με τις δυνητικές ανάγκες ανάπτυξης της περιοχής. Σε σεμινάρια σχεδιασμού, οι ενδιαφερόμενοι διανείμαν τη μελλοντική ανάπτυξη σε αυτούς τους χάρτες με διάφορες πυκνότητες, αποκαλύπτοντας τις σχέσεις μεταξύ των πιέσεων της ανάπτυξης και της προβολής του ανοιχτού χώρου, καθώς και τα κατώτατα όρια πυκνότητας που ήταν απαραίτητα για την υποστήριξη δημόσιων μεταφορών και τοπικής αειφορίας. Αυτό έδωσε στους πολίτες την ευκαιρία να κάνουν πολύ πιο ενημερωμένες επιλογές που ήταν κρίσιμες για την επίτευξη της ομοφωνίας σε τρεις στρατηγικές ανάπτυξης περιοχών. (Baltimore Regional Transportation Road) Πρωτότυπα παραδείγματα αυτών των στρατηγικών μετέπειτα μοντελοποιήθηκαν σε ένα ακριβές, διαδραστικό και τρισδιάστατο περιβάλλον πραγματικού χρόνου για να μπορέσει να πραγματοποιηθεί η οπτικοποίηση των επιδράσεων κάθε στρατηγικής σε αναλυτική μορφή αλλά και στην αισθητική της περιοχής. Οι προσομοιώσεις, οι οπτικοποιήσεις αλλά και οι αναλύσεις και τα δεδομένα παρουσιάστηκαν σε 17 σεμινάρια σε όλη την περιοχή κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και της άνοιξης του Οι συμμετέχοντες τόνισαν τότε ότι η τρισδιάστατη μοντελοποίηση και η ανάλυση συμβάλλουν στη δημιουργία κοινής γλώσσας επικοινωνίας για την κατανόηση της επιρροής της τοπικής ανάπτυξης αλλά και στη δημιουργία σελ

72 εναλλακτικών τρόπων ανάπτυξης της περιοχής. (Environmental Simulation Center, 2011) Εικόνα 39:Μοντέλο της πόλης της Βαλτιμόρης (Πηγή: Enviromental Simulation Center, 2011) Εικόνα 40:α) Τυπική κατανομή νοικοκυριών, β)τυπική κατανομή απασχόλησης, γ) Κατανομή νοικοκυριών και απασχόλησης για το μελλοντικό οδικό δίκτυο και δ) Κατανομή νοικοκυριών και απασχόλησης για το μελλοντικό δίκτυο μαζικών μεταφορών (Πηγή: BRTBV,2013) σελ