ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Τ µ ή µ α Γεωγρα φ ίας ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΙI

ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Τ µ ή µ α Γεωγρα φ ίας ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΙI (Συµπληρωµατικές Σηµειώσεις) Χρίστος Χαλκιάς Καλλιθέα, 2007-1 - Χαλκιάς Χ., 2007

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΕΣ - ΛΟΓΙΣΜΙΚΑ ΣΓΠ... 4 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΣΓΠ... 15 ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ - ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ... 38 ΨΗΦΙΑΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Ε ΑΦΟΥΣ (DIGITAL TERRAIN MODELS)... 48 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ... 63 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟΥ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ (GPS) ΚΑΙ ΣΓΠ... 75-2 - Χαλκιάς Χ., 2007

Πρόλογος Το δεύτερο αυτό τεύχος σηµειώσεων στοχεύει στην συµπλήρωση των γνώσεων του α τεύχους που σχετίζονται µε τα συστήµατα γεωγραφικών πληροφοριών. Μελλοντική επιδίωξη είναι ο εµπλουτισµός και η συνεχής βελτίωσή του. Σηµειώνεται ότι οι σηµειώσεις αυτές, οι οποίες βρίσκονται στην αρχική τους µορφή, λειτουργούν συµπληρωµατικά µε το παρεχόµενο εκπαιδευτικό εγχειρίδιο. Έγινε µια προσπάθεια εισαγωγής στοιχείων από τη σύγχρονη διεθνή βιβλιογραφία, µε παράλληλη αξιοποίηση σηµειώσεων παλαιότερων ετών. Θα ακολουθήσει και τρίτο τεύχος σηµειώσεων, µε έµφαση σε ειδικά θέµατα ΣΓΠ. Χαλκιάς Χρίστος, Επίκ. Καθ. Αθήνα, 2007-3 - Χαλκιάς Χ., 2007

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΕΣ - ΛΟΓΙΣΜΙΚΑ ΣΓΠ Όπως έχει αναφερθεί, τα βασικά µέρη ενός ΣΓΠ είναι το υλικό, το λογισµικό, και τα δεδοµένα, τα οποία καθίστανται λειτουργικά µε τις ενέργειες των κατάλληλων χρηστών. Παρακάτω θα επικεντρωθούµε στο λογισµικό ΣΓΠ, το οποίο αποτελεί τον πυρήνα ενός ολοκληρωµένου επιχειρησιακού ΣΓΠ. Κάθε σύγχρονο λογισµικό ΣΓΠ, παρέχει δυνατότητες συλλογής, αποθήκευσης, διαχείρισης, και παρουσίασης γεωγραφικών πληροφοριών. Οι βασικές οδηγίες διαχείρισης ψηφιακών δεδοµένων σε έναν υπολογιστή ονοµάζονται προγράµµατα. Ολοκληρωµένες συλλογές από προγράµµατα καλούνται λογισµικά πακέτα ή συστήµατα ή εν συντοµία λογισµικό (software).τα σύγχρονα λογισµικά πακέτα είναι δοµηµένα από τµήµατα (modules) λογισµικού τα οποία είναι οργανωµένα δοµικά συστατικά ευρύτερων συστηµάτων. Τα λογισµικά ΣΓΠ αξιοποιούν τα βασικά λειτουργικά συστήµατα, τα οποία µε τη σειρά τους αποτελούν το σύνολο των οδηγιών που ελέγχουν όλες τις ενέργειες σε έναν υπολογιστή. Όλοι οι προµηθευτές λογισµικού ΣΓΠ (οι οποίοι συνήθως είναι µεγάλες εταιρείες οι οποίες σχεδιάζουν, αναπτύσσουν και εµπορεύονται λογισµικό) αξιοποιούν τις βασικές δυνατότητες των λειτουργικών συστηµάτων για διαχείριση αρχείων, απεικόνιση, εκτύπωση, ασφάλεια κλπ. Έτσι το λογισµικό ΣΓΠ δοµείται αξιοποιώντας αυτές τις δυνατότητες, παρέχοντας ένα ελεγχόµενο περιβάλλον διαχείρισης, ανάλυσης ερµηνείας και παρουσίασης γεωγραφικών δεδοµένων. Ο κύριος στόχος κάθε λογισµικού ΣΓΠ είναι να αποτελέσει ένα ενιαίο πλήρες σχήµα εργασίας µε γεωγραφικές πληροφορίες. Στις απαρχές της ανάπτυξης των ΣΓΠ, τα λογισµικά ΣΓΠ αποτελούνταν από απλές συλλογές ρουτινών σε υπολογιστή τις οποίες δηµιουργούσαν και χρησιµοποιούσαν εξειδικευµένοι προγραµµατιστές. Η συνδυασµένη χρήση αυτών των ρουτινών δοµούσε ένα λειτουργικό ΣΓΠ. Αυτή την περίοδο κάθε λογισµικό ΣΓΠ ήταν µοναδικό ως προς τις δυνατότητες του, οι οποίες ήταν προσανατολισµένες στην εφαρµογή. Σηµειώνεται επίσης οι σηµαντικοί πόροι (κόστος, χρόνος, προσωπικό) τους οποίους απαιτούσε η δηµιουργία ενός τέτοιου επιχειρησιακού συστήµατος. Με την ανάπτυξη των τεχνικών προγραµµατισµού και τη διόγκωση της αγοράς του λογισµικού ΣΓΠ, τις δεκαετίες 1970 και 1980 µεγάλωσε και η απαίτηση για εφαρµογές υψηλού επιπέδου οι µε τυποποιηµένα περιβάλλοντα εργασίας. Έως αρχές της δεκαετίας του 1980 ο τυπικός τρόπος επικοινωνίας µε ένα λογισµικό ΣΓΠ ήταν µε πληκτρολόγηση σε ένα - 4 - Χαλκιάς Χ., 2007

παράθυρο γραµµής εντολών. Έτσι τα λογισµικά ΣΓΠ της εποχής αυτής δεν ήταν τίποτε άλλο παρά εργαλειοθήκες λειτουργιών ή εντολών επεξεργασίας γεωγραφικών δεδοµένων των οποίων η εφαρµογή σε ένα σύνολο δεδοµένων είχε σαν αποτέλεσµα τη δηµιουργία ενός άλλου συνόλου δεδοµένων. Σύνολο εδοµένων + Λειτουργία ΣΓΠ = Νέο Σύνολο εδοµένων Από τα τέλη της δεκαετίας του 1980 η ανάγκη για λογισµικά πιο εύχρηστα, και τα οποία θα µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε ποικιλία εφαρµογών οδήγησε στην ανάπτυξη δύο βασικών πρωτοποριακών χαρακτηριστικών: αυτό του γραφικού τρόπου επικοινωνίας µε τους χρήστες και αυτό της δυνατότητας παραµετροποίησης. Το απλό και εύχρηστο γραφικό περιβάλλον αλληλεπίδρασης µε το χρήση αντικατέστησε σταδιακά την επικοινωνία µε πληκτρολόγηση εντολών, ενώ οι δυνατότητα παραµετροποίησης του λογισµικού επέτρεψε τη δηµιουργία εφαρµογών ειδικού σκοπού αξιοποιώντας τις δυνατότητες συστηµάτων γενικής χρήσης. Αυτές οι καινοτόµες δυνατότητες βοήθησαν ιδιαίτερα στη ευρύτερη εξάπλωση και χρήση των λογισµικών ΣΓΠ, και την ανάπτυξη συστηµάτων ειδικού χαρακτήρα (πληροφοριακά συστήµατα σχεδιασµού, συστήµατα διαχείρισης δικτύων κοινής ωφελείας, κτηµατολογικά συστήµατα κλπ). Αρχιτεκτονικές των λογισµικών ΣΓΠ Εστίαση στο έργο, το τµήµα, την επιχείρηση Ένα σύστηµα γεωγραφικών πληροφοριών συχνά δηµιουργείται σε οργανισµούς στο πλαίσιο ενός σαφώς καθορισµένου έργου. Έτσι για τη διάρκεια του έργου (η οποία µπορεί να κυµαίνεται από λίγους µήνες έως και χρόνια) συνδυάζονται τα λειτουργικά συστατικά του ΣΓΠ. Τα δεδοµένα συλλέγονται και εισάγονται µε βάση το συγκεκριµένο έργο, χωρίς να δίδεται ιδιαίτερη σηµασία στην επαναχρησιµοποίηση τους και την πιθανή µελλοντική αξιοποίηση του λογισµικού και της τεχνογνωσίας. Σε µεγαλύτερους οργανισµούς είναι πιθανόν να εκτελούνται πολλαπλά έργα διαδοχικά ή και ταυτόχρονα. Αυτή η µονοδιάστατη φύση συγκεκριµένων έργων, σε συνδυασµό µε την απουσία επιχειρησιακού λειτουργικού προγραµµατισµού, έχει πολλές φορές σαν αποτέλεσµα επαναλήψεις, καθώς κάθε έργο εκτελείται χρησιµοποιώντας διαφορετικό υλικό, λογισµικό, διαδικασίες και χρήστες. Συχνά ο διαµοιρασµός και η οργανωτική αξιοποίηση δεδοµένων και τεχνογνωσίας είναι τοµείς στους οποίους δίνεται µικρή σηµασία. Καθώς το ενδιαφέρον για τα ΣΓΠ ολοένα και αυξάνει, η δυνατότητα εξοικονόµησης πόρων είναι ένα ιδιαίτερα σηµαντικό στοιχείο µε βάση το οποίο ενθαρρύνεται ο διαµοιρασµός και η επαναχρησιµοποίηση των δεδοµένων στα διαφορετικά τµήµατα ενός οργανισµού ή µιας επιχείρησης. Έτσι πολλές φορές δηµιουργούνται κοινά πρότυπα τα οποία αναπτύσσονται από την οµάδα υποστήριξης του ΣΓΠ του οργανισµού. Παρόλα αυτά πολλές φορές συµβαίνει διαφορετικά τµήµατα να υιοθετούν διαφορετικά πρότυπα. - 5 - Χαλκιάς Χ., 2007

Καθώς το ΣΓΠ ενός οργανισµού αναπτύσσεται και καθιερώνεται σαν καθηµερινό λειτουργικό στοιχείο του συνειδητοποιούνται περισσότερο οι ανάγκες για αποτελεσµατική διαχείριση και αξιοποίηση υλικού, λογισµικού, δεδοµένων, διαδικασιών, προσωπικού και τεχνογνωσίας. Σε αυτή τη φάση τα πρότυπα υιοθετούνται από όλα τα εµπλεκόµενα τµήµατα και δηµιουργούνται τµήµατα κεντρικά τµήµατα διαχείρισης και υποστήριξης του ΣΓΠ. Ένας άλλος τύπος κοινής υλοποίησης ενός ΣΓΠ είναι µε την ανάπτυξη ενός δικτύου εργασίας στο οποίο συνδέονται εκατοντάδες χρηστών, σε ένα πλήρες και επιχειρησιακό ΣΓΠ. Βέβαια, µέχρι σήµερα, τα παραδείγµατα αυτής της κατηγορίας είναι ελάχιστα. Αρχιτεκτονική τµηµάτων πληροφοριακού συστήµατος Με βάση την οπτική του πληροφοριακού συστήµατος, τρία είναι τα βασικά µέρη κάθε λογισµικού πακέτου ΣΓΠ: το περιβάλλον αλληλεπίδρασης µε το χρήστη, τα εργαλεία, και το σύστηµα διαχείρισης δεδοµένων. Ο χρήστης επικοινωνεί µε το περιβάλλον αλληλεπίδρασης. Το περιβάλλον αυτό (το οποίο συνήθως είναι γραφικό - Graphical User Interface) συνίσταται από µενού επιλογών µπάρες εργαλείων και άλλα συστατικά ελέγχου. Το περιβάλλον αυτό παρέχει πρόσβαση στις βασικές δυνατότητες ενός ΣΓΠ. Έτσι από το γραφικό περιβάλλον αλληλεπίδρασης προσδιορίζονται οι λειτουργίες επεξεργασίας των δεδοµένων. Τα δεδοµένα είναι αποθηκευµένα σε αρχεία και καταλόγους που οργανώνονται από το λογισµικό διαχείρισης δεδοµένων. Σύµφωνα µε την ορολογία των συστηµάτων πληροφοριών η αρχιτεκτονική αυτή είναι µια αρχιτεκτονική τριών επιπέδων τα οποία σχετίζονται µε την παρουσίαση, την επιχειρησιακή λογική και τα δεδοµένα. Τα βασικά στοιχεία της αρχιτεκτονικής ενός ΣΓΠ αντιστοιχούν στο περιβάλλον αλληλεπίδρασης, στα εργαλεία επεξεργασίας, και στη διαχείριση των δεδοµένων. Απλό Τµήµα Επιχείρηση Περιβάλλον αλληλεπίδρασης Εργαλεία ιαχείριση δεδοµένων εδοµένα Οι τρεις βασικοί τύποι διαµόρφωσης της υλοποίησης ενός ΣΓΠ. - 6 - Χαλκιάς Χ., 2007

Στην απλή περίπτωση ενός ΣΓΠ που το διαχειρίζεται ένας χρήστης, αυτά τα τρία µέρη είναι εγκατεστηµένα σε µια συσκευή του υλικού. Πολλές φορές µάλιστα οι χρήστες αγνοούν την ύπαρξή τους. Σε µεγαλύτερα και πιο εξελιγµένα συστήµατα στα οποία απασχολούνται πολλοί χρήστες τα διαφορετικά µέρη µπορεί να είναι εγκατεστηµένα σε διαφορετικές συσκευές µε βασικό στόχο τη βελτίωση της ευελιξίας και της αποτελεσµατικότητας του συστήµατος. Σε αυτό τον τύπο διαµόρφωσης οι χρήστες σε ένα τµήµα αλληλεπιδρούν µε ένα περιβάλλον αλληλεπίδρασης στον προσωπικό τους υπολογιστή γραφείου, αλλά το λογισµικό διαχείρισης δεδοµένων και τα δεδοµένα αυτά καθαυτά µπορεί να βρίσκονται σε άλλο τµήµα του υλικού µε το οποίο συνδέονται µέσω δικτύου. Αυτός το τύπος αρχιτεκτονικής συνήθως καλείται αρχιτεκτονική εξυπηρετούµενου εξυπηρετητή (client server) καθώς οι εξυπηρετούµενοι αιτούνται δεδοµένα ή υπηρεσίες επεξεργασίας από τους εξυπηρετητές οι οποίοι εκτελούν συγκεκριµένες εργασίες για να ικανοποιήσουν τα αιτήµατα των εξυπηρετούµενων. Μεγάλοι οργανισµοί συχνά διαµοιράζουν τα τµήµατα του λογισµικού σε τρεις ή περισσότερες συσκευές υλικού και έτσι ακολουθούν τη λογική πολλοί εξυπηρετούµενοι πολλοί εξυπηρετητές. Πολλές φορές σε αυτό το λειτουργικό σχήµα µπορεί να εµπλέκονται περισσότεροι από 10 εξυπηρετητές και µερικές εκατοντάδες ή και χιλιάδες γεωγραφικά διασκορπισµένοι εξυπηρετούµενοι. Παραµετροποίηση και µοντέλα δεδοµένων Σε συµπλήρωση των παραπάνω δύο επιπρόσθετα στοιχεία είναι ιδιαίτερα σηµαντικά για το λογισµικό ΣΓΠ. Το πρώτο αφορά στα µοντέλα χωρικών δεδοµένων και το δεύτερο στις δυνατότητες παραµετροποίησης. Το µοντέλο δεδοµένων καθορίζει τον τρόπο µε τον οποίο αναπαρίσταται ο πραγµατικός κόσµος σε ένα ΣΓΠ. Έτσι το είδος των µοντέλων δεδοµένων σχετίζεται άρρηκτα µε την οργάνωση και τον τρόπο λειτουργίας των εργαλείων του λογισµικού. Η εργασία αυτή (η οποία συνήθως είναι αθέατη στους χρήστες) είναι ιδιαίτερα σηµαντική για τις ενέργειες επέκτασης και παραµετροποίησης του λογισµικού. Η παραµετροποίηση είναι η διαδικασία τροποποίησης του λογισµικού έτσι ώστε να εξυπηρετεί µια συγκεκριµένη εφαρµογή. Μπορεί να είναι : απλή (διαγραφή ή προσθήκη ορισµένων εργαλείων στη διεπαφή) σύνθετη (προσθήκη επεκτάσεων στον πυρήνα του συστήµατος οι οποίες επεκτείνουν σηµαντικά τη λειτουργικότητά του π.χ. σε εργασίες ψηφιακής χαρτογραφίας., χωρικής - στατιστικής ανάλυσης κλπ.) Στη δεκαετία του 1980 που δεν υπήρχαν πρότυπα κάθε προµηθευτής ΣΓΠ παρείχε το δικό του σχήµα παραµετροποίησης. - 7 - Χαλκιάς Χ., 2007

Στις µέρες µας υπάρχει η τάση υιοθέτησης των διαδεδοµένων προτύπων παραµετροποίησης που βασίζονται στις γλώσσες προγραµµατισµού: Microsoft s Visual Basic Javasoft s Java Τόσο η Visual Basic όσο και η Java συνιστούν ολοκληρωµένα περιβάλλοντα ανάπτυξη εφαρµογών (Integrated Development Environments IDEs), τα οποία είναι πακέτα που συνδυάζουν διάφορα εργαλεία ανάπτυξης εφαρµογών. Τα εργαλεία αυτά παρέχουν στοιχεία ελέγχου (παράθυρα διαλόγου, κουµπιά, µενού, κλπ) τα οποία αποτελούν δοµικά στοιχεία της διεπαφής και τα οποία συνδέονται µε κώδικα προγράµµατος Υπάρχουν επίσης ειδικά εργαλεία εκσφαλµάτωσης και βελτιστοποίησης του κώδικα, µε τα οποία υποστηρίζεται και επιταχύνεται η ανάπτυξη εφαρµογών. Βασική επιδίωξη των κυριότερων προµηθευτών λογισµικού ΣΓΠ είναι η εξασφάλιση άδειας χρήσης ενός από τα ολοκληρωµένα περιβάλλοντα ανάπτυξης εφαρµογών (IDEs) π.χ. Visual Basic από τα προϊόντα της ESRI (ArcGIS)) Έτσι συνήθως χρησιµοποιούνται και υποστηρίζονται ανοιχτά, τυπικά περιβάλλοντα παραµετροποίησης µε δηµιουργία και υποστήριξη διεπαφών εφαρµογών προγραµµατισµού (application programming interfaces: APIs) Το περιβάλλον παραµετροποίησης µέσα από το λογισµικό ArcGIS (Microsoft Visual Basic for Applications) Component Object Model (COM) της Microsoft. Είναι το κύριο πρότυπο ανάπτυξης διαδραστικών εφαρµογών σε περιβάλλον Desktop, µε ιδιαίτερα σηµαντική παγκόσµια ανάπτυξη. - 8 - Χαλκιάς Χ., 2007

Java Beans της Java. Χρησιµοποιείται κυρίως σε εφαρµογές internet και αποτελεί ένα ιδιαίτερα δυναµικό πρότυπο µε ολοένα αυξανόµενη χρήση. Common Object Request Broker Architecture (CORBA) του γκρουπ εταιρειών Object Management Group (OMG). Είναι αρκετά πιο περιορισµένο µε χρήση συνήθως σε ειδικές εφαρµογές. Eπιτρέπουν τη δηµιουργία επαναχρησιµοποιούµενων, ανεξάρτητων δοµικών τµηµάτων λογισµικού µε σηµαντικά οφέλη (τµηµατική ανάπτυξη µεγάλων συστηµάτων, ευελιξία συστηµάτων, κοινά τµήµατα εφαρµογών κλπ). Χαρακτηριστικά Εφαρµογή γραφείου ίκτυο µέγεθος δυνατότητες σηµαντικό ασήµαντο εξυπηρετούµενου πλατφόρµα εξυπηρετούµενου Windows Browser µέγεθος εξυπηρετητή σηµαντικό/ασήµαντο σηµαντικό πλατφόρµα εξυπηρετητή Win/Unix Win/Unix Πρότυπο COM Java ίκτυο Lan/Wan Internet ηµιουργία συστηµάτων λογισµικού ΣΓΠ Τα σηµεία κλειδιά σε κάθε λογισµικό ΣΓΠ είναι τα τµήµατά του που σχετίζονται µε την πρόσβαση στα δεδοµένα, τα διαχειριστικά εργαλεία και την αλληλεπίδραση µε τους χρήστες. Η πρόσβαση στα δεδοµένα, σχετίζεται µε την υποστήριξη των διαφόρων χωρικών µοντέλων (raster, vector) τις δυνατότητες γεωαναφοράς, και τη γενικότερη διαχείριση των δεδοµένων (αντιγραφή, διαγραφή, υποστήριξη δικτύου κλπ) Το τµήµα του λογισµικού που είναι αφιερωµένο στην ανάπτυξη διαχειριστικών εργαλείων σχετίζεται µε τις δυνατότητες εισαγωγής, διόρθωσης, εµφάνισης, ανάλυσης, και εξόδου των δεδοµένων καθώς και µε την παραµετροποίηση. Τέλος το τµήµα αλληλεπίδρασης µε τους χρήστες αναφέρεται στις διεπαφές των διαφόρων εφαρµογών. Τύποι λογισµικών ΣΓΠ Παρότι απαντάται ένας µεγάλος αριθµός ( > 100) διαφορετικών λογισµικών συστηµάτων µε δυνατότητες ΣΓΠ, µε βάση το είδος και τη γενική λειτουργικότητά τους µπορεί να γίνει ταξινόµησή τους σε έξι κύριες οµάδες: Τα επαγγελµατικά λογισµικά ΣΓΠ - 9 - Χαλκιάς Χ., 2007

Τα ΣΓΠ γραφείου (Desktop GIS) Τα τµήµατα λογισµικού µε δυνατότητες ΣΓΠ (Component GIS) Τα ΣΓΠ χειρός ή ΣΓΠ πεδίου (hand held GIS) Τα απλά λογισµικά επισκόπησης χωρικών δεδοµένων (GIS Viewers) Και τα ΣΓΠ στο διαδίκτυο (Internet GIS) Οι τύποι αυτοί λογισµικού ΣΓΠ διαφοροποιούνται τόσο ως προς τις δυνατότητες όσο και ως προς τον αριθµό των χρηστών που τους χρησιµοποιούν. Επαγγελµατικά Γραφείου Τµήµατα Χειρός Viewer Internet 0 1 2 3 Χρήστες (σε εκατοµµύρια) Στο παρακάτω σχήµα δίδεται η λίστα αυτών των κατηγοριών λογισµικού ΣΓΠ µαζί µε υνατότητες Αριθµός χρηστών Επαγγελµατικά Γραφείου Τµήµατα λογισµικού Χειρός (Πεδίου) Viewer Internet Κόστος πρόσθετες συγκριτικές εκτιµήσεις για τη λειτουργικότητα, το κόστος και τον αριθµό των χρηστών κάθε κατηγορίας. Κατηγορίες λογισµικού ΣΓΠ Τα επαγγελµατικά λογισµικά ΣΓΠ παρέχουν πληθώρα εξειδικευµένων εργαλείων για Εισαγωγή διορθώσεις δεδοµένων ιαχείριση βάσης δεδοµένων Χωρική ανάλυση Εξελιγµένη οπτικοποίηση κλπ - 10 - Χαλκιάς Χ., 2007

Τα λογισµικά αυτού του τύπου χρησιµοποιούν την αιχµή της τεχνολογίας και παρέχουν τις περισσότερες δυνατότητες συγκριτικά µε τους άλλους τύπους λογισµικού ΣΓΠ. Χαρακτηριστικά παραδείγµατα λογισµικού αυτού του τύπου αποτελεί το λογισµικό ArcInfo της ESRI καθώς και το λογισµικό SmallWorld. Οι τιµές τους κυµαίνονται από 8000 20000 Euro ανά άδεια χρήσης. Αναφορικά µε τις τιµές κάθε λογισµικού θα πρέπει να σηµειωθεί ότι ακόµα και για το ίδιο προϊόν αυτές ποικίλουν, ανάλογα µε την τιµολογιακή πολιτική κάθε προµηθευτή (π.χ. µειωµένες τιµές για µεγάλο αριθµό αδειών, ειδικές τιµές σε εκπαιδευτικούς οργανισµούς κλπ) Το προσωπικό το οποίο χρησιµοποιεί τα επαγγελµατικά λογισµικά ΣΓΠ συνήθως αποτελείται από άτοµα µε τεχνογνωσία υψηλού επιπέδου και αρκετά εξειδικευµένες γνώσεις στο πεδίο της επιστήµης των γεωγραφικών πληροφοριών. Τα ΣΓΠ γραφείου (Desktop GIS) είναι µια ευρύτατα διαδεδοµένη κατηγορία λογισµικού ΣΓΠ η οποία αναπτύσσεται συνεχώς από τις αρχές της δεκαετίας του 1990. Στα διάφορα λογισµικά αυτού του τύπου δίδεται έµφαση στη χρήση και όχι τόσο στη δηµιουργία δεδοµένων. Συνήθως χρησιµοποιούνται πρότυπα της Microsoft για τη διαλειτουργικότητα και το γραφικό περιβάλλον αλληλεπίδρασης µε τους χρήστες. Τα λογισµικά αυτού του τύπου χαρακτηρίζονται από την απλότητα στη χρήση και τον περιορισµένο χρόνο αρχικής εκπαίδευσης. Χαρακτηριστικά παραδείγµατα αποτελούν τα παρακάτω λογισµικά Autodesk World ESRI ArcView MapInfo Professional Integraph GeoMedia Clark Lab s Idrisi Οι τιµές τους κυµαίνονται από 1000 3000 Euro ανά άδεια χρήσης. Οι τιµές αυτές είναι αρκετά υψηλότερες σε περιπτώσεις ενσωµάτωσης επεκτάσεων στα λογισµικά αυτού του τύπου, οι οποίες παρέχουν εξελιγµένες δυνατότητες (π.χ. χωρικής ανάλυσης, 3d οπτικοποίησης, ψηφιακής χαρτογραφίας, κλπ). Η συνεχής εξέλιξη αρκετών από τα συστήµατα αυτού του τύπου σε συνδυασµό µε την προσθήκη σηµαντικών επεκτάσεων αναβαθµίζει σηµαντικά τις δυνατότητες τους σε σηµείο που να προσεγγίζουν αυτές των επαγγελµατικών συστηµάτων. Οι χρήστες των συστηµάτων αυτών προέρχονται από διάφορους χώρους µε ποικίλες ειδικότητες (εκπαιδευτικοί, σπουδαστές, στρατιωτικοί, κλπ) και µε διαφορετικό επίπεδο τεχνογνωσίας. - 11 - Χαλκιάς Χ., 2007

Τα τµήµατα λογισµικού µε ΣΓΠ (Component GIS) είναι συλλογές τµηµάτων λογισµικού ΣΓΠ που παρέχονται από διάφορους προµηθευτές και χρησιµοποιούνται σαν εργαλειοθήκες ανάπτυξης συγκεκριµένων εφαρµογών. Η ευελιξία στην ανάπτυξη διαφορετικών εφαρµογών και ανεξαρτησία των εφαρµογών αυτών από συγκεκριµένα εµπορικά λογισµικά είναι τα βασικά χαρακτηριστικά των λογισµικών αυτού του τύπου. Συνήθως παρέχουν ικανοποιητικές δυνατότητες οπτικοποίησης και εκτέλεσης ερωτηµάτων (queries) αλλά περιορισµένες αναλυτικές και χαρτογραφικές δυνατότητες. Παραδείγµατα λογισµικών αυτής της κατηγορίας είναι τα Geo Objects της Blue Marble Geographics MapObjects της ESRI MapX της MapInfo Co. Οι τιµές τους είναι της τάξης των 1000-2000 Euro για τη συλλογή εργαλείων ανάπτυξης εφαρµογών και ~ 100 Euro / εφαρµογή. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι παρότι η ανάπτυξή τους απαιτεί ιδιαίτερα εξειδικευµένο προσωπικό, η χρήση τους πολλές φορές δεν απαιτεί καµία ειδική γνώση αφού οι περισσότερες από τις λειτουργίες που παρέχουν είναι αυτοµατοποιηµένες και αδιαφανείς στους χρήστες. Με τη ραγδαία ανάπτυξη του υλικού στις µέρες µας είναι εφικτή η ανάπτυξη λογισµικού ΣΓΠ για προσωπική χρήση σε φορητούς υπολογιστές παλάµης. Το είδος αυτό καλείται ΣΓΠ χειρός ή ΣΓΠ πεδίου (hand held ή field GIS). Οι δυνατότητες αυτής της κατηγορίας λογισµικού συνήθως περιορίζονται στην εµφάνιση των δεδοµένων και τα απλά ερωτήµατα, αν και εµπλουτίζονται συνεχώς (ενηµέρωσηαναθεωρήσεις, ανάλυση). Τα ΣΓΠ πεδίου σε συνδυασµό µε το κατάλληλο φορητό υλικό (π.χ. υπολογιστές παλάµης) είναι ιδανικά για εργασίες πεδίου, συχνά µε την αξιοποίηση και άλλων συναφών τεχνολογίων (π.χ. συσκευών GPS). Τα λογισµικά OnSite (της Autodesk), ArcPad (της ESRI) και Scout ( της Smallworld) είναι χαρακτηριστικά παραδείγµατα λογισµικών ΣΓΠ πεδίου. Οι τιµές τους κυµαίνονται µεταξύ 500-1000 Euro µε επιπρόσθετο το κόστος της φορητής συσκευής. Οι χρήστες τους είναι συνήθως προσωπικό µε στοιχειώδεις γνώσεις οι οποίες αποκτούνται µετά από µικρή εκπαίδευση. Πολλές φορές ακολουθεί η µεταφορά των στοιχείων που συλλέγονται µε αυτό τον τρόπο σε µεγαλύτερα συστήµατα. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι λόγω των περιορισµένων δυνατοτήτων του υλικού, το οποίο αποτελεί την πλατφόρµα λειτουργίας των λογισµικών αυτού του τύπου, χρησιµοποιούνται - 12 - Χαλκιάς Χ., 2007

σύγχρονα µοντέλα και µορφές δεδοµένων τα οποία επιτρέπουν υψηλή συµπίεση και γρήγορη επεξεργασία. Τα λογισµικά επισκόπησης χωρικών δεδοµένων (GIS Viewers) είναι κατηγορία απλών λογισµικών ΣΓΠ µε στοιχειώδεις δυνατότητες οι οποίες περιορίζονται στην οπτικοποίηση, τη διενέργεια απλών ερωτηµάτων, και την κατασκευή απλών χαρτών ενώ δεν υποστηρίζουν δυνατότητες δηµιουργίας δεδοµένων, ψηφιοποίησης, ανάλυσης, παραµετροποίησης κλπ. Από τη δεκαετία του 1990 πολλοί προµηθευτές παρέχουν ελεύθερα (χωρίς χρέωση) GIS Viewers. Το βασικό κίνητρο για την ανάπτυξη αυτών των λογισµικών είναι εµπορικό και σχετίζεται µε την παγίωση προτύπων, ορολογίας, και τύπων χωρικών δεδοµένων κάθε εταιρείας παραγωγής και διάθεσης λογισµικού ΣΓΠ. Γνωστά λογισµικά GIS Viewers είναι : GeoMedia Viewer (της Integraph) ArcExplorer (της ESRI) ProViewer (της MapInfo) Οι χρήστες τους έχουν ελάχιστες ή µηδενικές στοιχειώδεις γνώσεις, ή είναι εξειδικευµένοι χρήστες που χρησιµοποιούν και πιο εξελιγµένους τύπου λογισµικού ΣΓΠ. Αυτή η κατηγορία λογισµικού συχνά χρησιµοποιείται και στην εκπαίδευση ιδιαίτερα στα κατώτερα επίπεδα. Τέλος η κατηγορία του λογισµικού ΣΓΠ διαδίκτυου (Internet GIS) αξιοποιεί τα χαρακτηριστικά και την εξάπλωση του διαδυκτίου. Η κατηγορία αυτή αποτελεί το προϊόν ΣΓΠ µε την ολοένα και αυξανόµενη ανάπτυξη, καθώς έχει το µεγαλύτερο πιθανό δυναµικό χρηστών. Σε αυτό συµβάλλουν τόσο η ανάπτυξη του Internet, όσο και η απαίτηση για εύκολη πρόσβαση σε γεωγραφικές πληροφορίες. Συνήθως παρέχεται συνεργασία µε διαδεδοµένο λογισµικό προήγησης στο Internet (Web Browsers) και γίνεται αξιοποίηση του πρωτοκόλλου µετάδοσης υπερκειµένου (HTTP). Η λειτουργικότητα των συστηµάτων αυτού του τύπου εστιάζει κυρίως σε δυνατότητες οπτικοποίησης και διενέργειας ερωτηµάτων. Χαρακτηριστικά λογισµικά Internet GIS είναι τα GeoMedia Web Map (της Integraph) ArcIMS (της ESRI) MapXtreme (της MapInfo) Με τιµές που κυµαίνονται από 5000-25000 Euro - 13 - Χαλκιάς Χ., 2007

Η ανάπτυξη των ΣΓΠ σε internet γίνεται από εξειδικευµένο προσωπικό, ενώ η χρήση τους από οποιονδήποτε χρήστη του διαδικτύου χωρίς εξειδικευµένες γνώσεις. Μια ειδική κατηγορία εφαρµογών µε την αξιοποίηση του λογισµικού αυτού του τύπου είναι οι εφαρµογές σε τοπικό δίκτυο (εφαρµογές Intranet) που αναπτύσσονται κυρίως για περιορισµένη χρήση στο εσωτερικό µεγάλων οργανισµών ή εταιρειών. Εκτός από τις κύριες κατηγορίες λογισµικού ΣΓΠ οι οποίες περιγράφηκαν συνοπτικά παραπάνω υπάρχουν και άλλοι τύποι λογισµικών ΣΓΠ οι οποίοι δεν εντάσσονται στις παραπάνω κατηγορίες. Χαρακτηριστικά αναφέρονται τα ψηφιδωτά ΣΓΠ, τα συστήµατα ΣΓΠ ηλεκτρονικής σχεδίασης και τα ΣΓΠ σε συστήµατα διαχείρισης βάσεων δεδοµένων. Τα Ψηφιδωτά ΓΣΠ δίδουν έµφαση στα ψηφιδωτά (raster) χωρικά µοντέλα και χρησιµοποιούνται κυρίως σε εφαρµογές χωρικής ανάλυσης ή / και Τηλεπισκόπησης. Άλλα έχουν την προέλευσή τους σε προγράµµατα επεξεργασίας εικόνας ( π.χ. ERDAS Imagine) άλλα αποτελούν επεκτάσεις διανυσµατικών ΣΓΠ (π.χ ESRI s Spatial Analyst, MapInfoVertical Mapper) και άλλα σχεδιάστηκαν και αναπτύχθηκαν εξ αρχής µε έµφαση στα ψηφιδωτά δεδοµένα (π.χ Idrisi από την Clarke Labs ). Οι τιµές τους κυµαίνονται από 500-10000 Euro και η χρήση τους συνήθως απαιτεί εξειδικευµένο προσωπικό.στα συστήµατα ΣΓΠ - CAD η έµφαση δίνεται κυρίως στην ηλεκτρονική σχεδίαση και την αναλυτική γεωµετρία. Συνήθως τα λογισµικά αυτού του τύπου εµπλουτίζουν µε δυνατότητες ΣΓΠ καθιερωµένα λογισµικά ηλεκτρονικής σχεδίασης (π.χ τα Autodesk Map και ArcCAD,χρησιµοποιούν το AutoCAD ενώ τα λογισµικά: Geographics της Bentley, και MGE της Integraph το λογισµικό CAD Microstation). Οι τιµές τους κυµαίνονται από 1000-3000 Euro χωρίς να υπολογίζεται η τιµή του λογισµικού CAD. Τέλος µε τα λογισµικά ΣΓΠ σε: DBMS ενσωµατώνονται δυνατότητες ΣΓΠ σε γνωστά και καθιερωµένα συστήµατα διαχείρισης βάσεων δεδοµένων. Παραδείγµατα αυτού του τύπου είναι τα λογισµικά Autodesk Vision, ESRI ArcSDE, MapInfo SpatialWare Είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατικά και συνεχώς αναπτυσσόµενα λογισµικά αφού παρέχουν δυνατότητες αξιοποίησης της εξελιγµένης τεχνολογίας των συστηµάτων διαχείρισης βάσεων δεδοµένων σε εφαρµογές ΣΓΠ. Οι τιµές τους κυµαίνονται από 10000-25000 Euro και η χρήση τους γίνεται συνήθως από έµπειρους και καταρτισµένους διαχειριστές βάσεων δεδοµένων. - 14 - Χαλκιάς Χ., 2007

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΣΓΠ Το βασικό χαρακτηριστικό ενός συστήµατος γεωγραφικών πληροφοριών (ΣΓΠ), το οποίο αναδεικνύει τις σηµαντικές του δυνατότητες για παραγωγή χρήσιµης γεωγραφικής πληροφορίας είναι οι λειτουργίες ανάλυσης. Οι λειτουργίες αυτές βασίζονται και αξιοποιούν, τόσο τη χωρική όσο και την περιγραφική διάσταση των γεωγραφικών δεδοµένων. Το επιθυµητό είναι, το ΣΓΠ που δηµιουργείται να απαντά στα ερωτήµατα τα οποία ενδιαφέρουν την εφαρµογή. Αυτό καθίσταται εφικτό µε την εξέταση συγκεκριµένων παραµέτρων της πραγµατικότητας ο οποίες καταγράφονται σε ένα τέτοιο σύστηµα. Θα πρέπει να τονιστεί ότι ο ορθός και πλήρης προσδιορισµός των πληροφοριών που καταγράφονται, αποτελεί την αρχική επιλογή που είναι καθοριστική για την αποτελεσµατικότητα ενός τέτοιου συστήµατος. Η διαχείριση και ανάλυση των γεωγραφικών πληροφοριών γίνεται µέσα από ένα συνδυασµό λειτουργιών οι οποίες και θα εξεταστούν παρακάτω. Τα επιδιωκόµενο είναι να χρησιµοποιηθούν οι κατάλληλες λειτουργίες µέσα στο πλαίσιο ενός συστήµατος γεωγραφικών πληροφοριών, αξιοποιώντας τα διαθέσιµα δεδοµένα, έτσι ώστε να δίνονται απαντήσεις στα ερωτήµατα τα οποία θέτονται. Τα γενικά ερωτήµατα στα οποία απαντά ένα ΣΓΠ είναι: εντοπισµού (location), ιδιότητας (condition), τάσεων (trend), διαδροµών (routing), µορφών ή προτύπων (pattern), καθώς και µοντέλων (modelling). Παραδείγµατα τέτοιων ερωτηµάτων είναι και τα παρακάτω: Τί είναι το αντικείµενο χ; Πού βρίσκεται το αντικείµενο ψ σε σχέση µε το χ; Ποιά είναι η τιµή της ιδιότητας Α στο σηµείο χ; Πόσες και ποιές οντότητες Β υπάρχουν σε απόσταση χ από το σηµείο Γ; Ποιά είναι η έκταση της οντότητας Α; Ποιό είναι το µήκος της οντότητας Β; Ποιά είναι η περίµετρος της οντότητας Γ; Ποιά είναι η συντοµότερη οδός από το αντικείµενο Α στο αντικείµενο Β; Ποιές οντότητες µε την ιδιότητα Α βρίσκονται εντός ζώνης προστασίας χ µέτρων, από τις οντότητες Β; - 15 - Χαλκιάς Χ., 2007

Ποιές περιοχές παρουσιάζουν τις ιδιότητες Α, Β,., και τις ιδιότητες C, D, F, αλλά όχι τις ιδιότητες Κ, Λ, Μ, ; Πώς σχετίζεται η µεταβλητή Α για µια θέση σε σχέση µε τις αντίστοιχες µεταβλητές Β, Γ, ; κλπ Σηµαντικός αρωγός στην απάντηση αυτών των ερωτηµάτων είναι η ύπαρξη πληθώρας λειτουργιών ανάλυσης στο πλαίσιο ενός ΣΓΠ. Αυτό που θα πρέπει να τονιστεί είναι η ιδιαίτερη προσοχή στην ορθή επιλογή του συνδυασµού κατάλληλων λειτουργιών, αφού οι δυνατότητες ενός τέτοιου συστήµατος επιτρέπουν εύκολη και γρήγορη παραγωγή εσφαλµένων αποτελεσµάτων και ανακριβών απαντήσεων, αν δεν χρησιµοποιηθούν οι κατάλληλες λειτουργίες. Ταξινόµηση αναλυτικών λειτουργιών Τις τελευταίες δεκαετίες έχουν προταθεί διάφορες ταξινοµήσεις των λειτουργιών ενός ΣΓΠ. Οι Maguire & David (1991) διέκριναν τις παρακάτω λειτουργίες: Εισαγωγής δεδοµένων. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν όλες οι λειτουργίες οι οποίες σχετίζονται µε την ψηφιοποίηση, τις τεχνικές αξιοποίησης σαρωµένων χαρτών καθώς και λειτουργίες που βοηθούν στην εισαγωγή δεδοµένων από εικόνες Τηλεπισκόπησης, συσκευές GPS κλπ. Τροποποιήσεων µορφής δεδοµένων. Οι λειτουργίες αυτές διευκολύνουν την επικοινωνία µεταξύ διαφόρων λογισµικών και εφαρµογών καθώς και την αξιοποίηση ψηφιακών δεδοµένων από διάφορες πηγές σε ένα ΣΓΠ. Τροποποιήσεων αναθεωρήσεων ελέγχου δεδοµένων. Η ιδιαίτερα σηµαντική αυτή οµάδα λειτουργιών είναι καθοριστική για τη διασφάλιση της ποιότητας των παραγόµενων δεδοµένων. Όσο πιο πλήρεις και αποτελεσµατικές είναι αυτές οι λειτουργίες, τόσο διευκολύνεται το έργο των διορθώσεων, αναθεωρήσεων και ελέγχου των δεδοµένων. Αποθήκευσης και δηµιουργίας διαφόρων δοµών δεδοµένων. Με τις λειτουργίες αυτές διασφαλίζονται οι µετασχηµατισµοί δεδοµένων έτσι ώστε να διευκολύνονται οι αναλυτικές διαδικασίες. Οι µετατροπές δεδοµένων από διανυσµατική σε ψηφιδωτή µορφή είναι χαρακτηριστικό παράδειγµα αυτού του τύπου. Γενίκευσης. Οι οποίες είναι χρήσιµες σε πολλές χαρτογραφικές και αναλυτικές διαδικασίες. Χαρακτηριστικό τέτοιο παράδειγµα είναι η απλοποίηση γραµµής. - 16 - Χαλκιάς Χ., 2007

Γεωµετρικών µετασχηµατισµών. Σχετίζονται µε την προσαρµογή σε ένα σύστηµα αναφοράς και τις λειτουργίες αλλαγής χαρτογραφικής προβολής. ηµιουργίας ερωτηµάτων. Τα ερωτήµατα αυτά αξιοποιούν στοιχεία της βάσης περιγραφικών δεδοµένων (database queries) αλλά και χωρικά χαρακτηριστικά. Ανάλυσης. Η χαρτογραφική επίθεση θεµατικών επιπέδων, οι στατιστικές επεξεργασίες και οι λειτουργίες δηµιουργίας χωρικών µοντέλων είναι µερικές από τις λειτουργίες αυτού του τύπου. Παρουσίασης. Αυτές οι λειτουργίες συντελούν στη χαρτογραφική παραγωγή, στη δηµιουργία γραφηµάτων, στατιστικών διαγραµµάτων, αλλά και ειδικών αναφορών (reports). Μια άλλη προσπάθεια ταξινόµησης των αναλυτικών λειτουργιών σχετίζεται µε τις δύο βασικές διαστάσεις των γεωγραφικών δεδοµένων: τη χωρική και την περιγραφική διάσταση. Με βάση αυτή την ταξινόµηση διακρίνουµε τις παρακάτω λειτουργίες: Συντήρησης και ανάλυσης χωρικών δεδοµένων Συντήρησης και ανάλυσης περιγραφικών δεδοµένων Σύνθετη ανάλυση χωρικών περιγραφικών δεδοµένων Α. Συντήρηση και ανάλυση χωρικών δεδοµένων Οι λειτουργίες συντήρησης και ανάλυσης χωρικών δεδοµένων σχετίζονται µε τους µετασχηµατισµούς χωρικών δεδοµένων, µε τις διορθώσεις και τροποποιήσεις τους καθώς και µε τον προσδιορισµό της ακρίβειάς τους. Βασίζονται κατά κύριο λόγο στη χωρική διάσταση των δεδοµένων, ενώ µόνο σε ορισµένες περιπτώσεις κάνουν περιορισµένη χρήση και της περιγραφικής θεµατικής διάστασης. Κάθε ΣΓΠ πρέπει παρέχει τη δυνατότητα µετασχηµατισµού στοιχείων που προέρχονται από διάφορες πηγές σε µορφές (ψηφιακά αρχεία) κατάλληλες για διαχείριση εντός του συστήµατος, καθώς και λειτουργίες επεξεργασίας τους. Επιπρόσθετα είναι πιθανό τα δεδοµένα να ενδέχεται να υποστούν τους κατάλληλους µετασχηµατισµούς, έτσι ώστε τα διάφορα επίπεδα πληροφορίας του συστήµατος να έχουν την απαραίτητη γεωαναφορά. Σε πολλές περιπτώσεις είναι αναγκαία η ύπαρξη λειτουργιών οι οποίες βοηθούν στη συνένωση δεδοµένων που αναφέρονται σε γειτονικές περιοχές, έτσι ώστε να δηµιουργηθεί ένα ενιαίο σύνολο δεδοµένων το οποίο πολλές φορές αναφέρεται και ως "µωσαϊκό δεδοµένων". Ακόµη, είναι πιθανό σε περιπτώσεις στις οποίες επιθυµείται η - 17 - Χαλκιάς Χ., 2007

καλύτερη αξιοποίηση του διαθέσιµου αποθηκευτικού χώρου, να λάβουν χώρα λειτουργίες µείωσης της ποσότητας των δεδοµένων που χρησιµοποιούνται σε ένα ΣΓΠ (π.χ. λειτουργίες γενίκευσης). 1. Μετασχηµατισµοί µορφής Τα δεδοµένα τα οποία περιέχονται σε ένα ΣΓΠ συχνά προέρχονται από διάφορες πηγές. Για παράδειγµα µπορεί να είναι προϊόντα ψηφιοποίησης µε τη χρήση ψηφιοποιητή, προϊόντα ψηφιοποίησης επί της οθόνης αξιοποιώντας σαρωµένο χάρτη, αρχεία συντεταγµένων όπως παρέχονται από συσκευή GPS, αρχεία υψοµέτρων µε τη µορφή κανάβου, ψηφιακά δεδοµένα διαφόρων format κλπ. Όλα αυτά τα δεδοµένα θα πρέπει να αποκτήσουν την κατάλληλη δοµή και µορφή έτσι ώστε να είναι δυνατή η χρήση και αξιοποίησή τους στο πλαίσιο του συστήµατος. Πολλές φορές είναι αναγκαίοι µετασχηµατισµοί raster to vector, π.χ. σε περιπτώσεις µεταφοράς δεδοµένων από ένα ΣΓΠ που διαχειρίζεται δεδοµένα τύπου raster (ψηφιδωτά) σε ένα άλλο ΣΓΠ µε διανυσµατικά (vector) δεδοµένα. Άλλες πάλι φορές είναι αναγκαίοι µετασχηµατισµοί από τον έναν τύπο δεδοµένων στον άλλο: π.χ. διανυσµατικά δεδοµένα µορφής.dxf (από CAD συστήµατα) στη µορφή.shp (shapefiles) κλπ. Για την εισαγωγή δεδοµένων σε ένα σύστηµα το οποίο χρησιµοποιεί το τοπολογικό διανυσµατικό µοντέλο δεδοµένων, απαιτείται η δόµηση τοπολογίας στα χωρικά δεδοµένα έτσι ώστε να αξιοποιούνται και οι αναλυτικές δυνατότητες που παρέχει αυτό το µοντέλο. Όλες οι παραπάνω λειτουργίες είναι τυπικές χωρικές λειτουργίες µετασχηµατισµού µορφής. Πολλές φορές αυτοί οι µετασχηµατισµοί είναι πιθανό να απαιτούν σηµαντικό χρόνο και µεγάλο κόστος, έτσι ώστε να προτιµάται η επαναδηµιουργία τους στην κατάλληλη µορφή. 2. Γεωµετρικοί µετασχηµατισµοί Οι γεωµετρικοί µετασχηµατισµοί έχουν ως βασικό στόχο την ανάθεση συντεταγµένων σε ένα ψηφιακό χάρτη ή σε ένα επίπεδο δεδοµένων ενός ΣΓΠ, έτσι ώστε να είναι δυνατή η επίθεση δεδοµένων που αναφέρονται στην ίδια περιοχή. Είναι δυνατή είτε η απευθείας γεωαναφορά δεδοµένων σε ένα σύστηµα αναφοράς, είτε η υλοποίηση µετασχηµατισµού συντεταγµένων ενός θεµατικού επιπέδου έτσι ώστε να γίνει η γεωαναφορά του µε προσαρµογή σε ένα άλλο. Για τη δεύτερη λειτουργία θα πρέπει να ανιχνευθούν κοινές χωρικές οντότητες στα δύο αυτά επίπεδα. Οι γεωγραφικές αυτές οντότητες µπορεί να είναι διασταυρώσεις δρόµων ή ρεµάτων, ακµές κτιρίων κλπ. Μετά την κατάδειξη των κοινών σηµείων (σηµεία ελέγχου ή control points) υλοποιείται εσωτερικά στο ΣΓΠ διαδικασία προσαρµογής (π.χ µε αφινικό µετασχηµατισµό) για το µετασχηµατισµό των συντεταγµένων του ενός επιπέδου σε αυτές του άλλου. - 18 - Χαλκιάς Χ., 2007

Χαρακτηριστικά σηµεία ελέγχου τα οποία χρησιµοποιούνται σε διαδικασίες αγκίστρωσης. Με κύκλο σηµειώνονται διασταυρώσεις δρόµων. Η πρώτη διαδικασία της απευθείας γεωαναφοράς των δεδοµένων είναι αυτή που χρησιµοποιείται ευρύτατα κατά την φάση της δηµιουργίας - εισαγωγής δεδοµένων, έτσι ώστε τα δεδοµένα να δηµιουργούνται αυτόµατα µε συντεταγµένες του επιλεγµένου συστήµατος αναφοράς. 3. Μετασχηµατισµοί προβολής. Οι λειτουργίες αυτές αποσκοπούν στην προσαρµογή των δεδοµένων σε µια χαρτογραφική προβολή έτσι ώστε να αναπαρίσταται η σφαιρική επιφάνεια σε ένα µέσο δύο διαστάσεων (χάρτης) µε βάση κάποιο πρότυπο σύστηµα αναφοράς. Για την επιλογή της προβολής, η οποία είναι σηµαντικό στοιχείο του σχεδιασµού ενός ΣΓΠ, θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη οι παραµορφώσεις σχηµάτων, αποστάσεων και επιφανειών οι οποίες µπορεί να οφείλονται στην προβολή. Θα πρέπει επίσης η προβολή που επιλέγεται να είναι οικεία στους χρήστες και κοινά αποδεκτή. Αυτό που θα πρέπει να τονιστεί ιδιαίτερα είναι ότι όλα τα δεδοµένα που εντάσσονται στο πλαίσιο ενός ΣΓΠ θα πρέπει να χρησιµοποιούν το κοινό σύστηµα αναφοράς και προβολή. Σε Ελληνικούς χάρτες συνήθως χρησιµοποιείται το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστηµα Αναφοράς (ΕΓΣΑ 87, εγκάρσια µερκατορική προβολή), ενώ σε χάρτες µικρής κλίµακας επιπέδου αναπαράστασης ηπείρου (π.χ χάρτης της ευρώπης) είναι τυπική η χρήση των προβολών Albers, Lambert αζιµουθιακής κλπ. Θα πρέπει να διασφαλιστεί ότι το λογισµικό ΣΓΠ που θα χρησιµοποιηθεί υποστηρίζει πλήρως τη χαρτογραφική προβολή που έχει επιλεγεί, και παρέχει τις κατάλληλες λειτουργίες προσαρµογής προς και από - 19 - Χαλκιάς Χ., 2007

αυτή την προβολή. Σε αντίθετη περίπτωση θα πρέπει να δηµιουργηθούν εξωτερικά οι κατάλληλες ρουτίνες µετασχηµατισµού. 4. Συντήρηση - ενηµέρωση Οι λειτουργίες αυτού του τύπου χρησιµοποιούνται για την εισαγωγή, τροποποίηση και διαγραφή χαρακτηριστικών της χωρικής διάστασης των γεωγραφικών οντοτήτων. Σε αυτές συµπεριλαµβάνονται οι λειτουργίες αποµάκρυνσης ανεπιθύµητων επιµηκυσµένων πολυγώνων (sliver polygons), διόρθωσης αιωρούµενων τόξων, κλεισίµατος ανοιχτών πολυγώνων κλπ. Ειδική κατηγορία αποτελούν οι λειτουργίες συγχώνευσης οντοτήτων µε βάση κάποιο κοινό θεµατικό τους χαρακτηριστικό. 5. Γενίκευση Οι λειτουργίες αυτού του τύπου στόχο έχουν τη µείωση του πλήθους των δοµικών στοιχείων για την αναπαράσταση µιας γεωγραφικής οντότητας. Αυτό γίνεται µε την αποµάκρυνση σηµείων µέσα από διαδικασίες απλοποίησης. Ο βαθµός της απλοποίησης ελέγχεται από το χρήστη. Σε επίπεδο πρακτικής εφαρµογής το πλήθος των σηµείων µειώνεται τόσο ώστε να µην παρατηρείται σηµαντική µείωση των λεπτοµερειών των χωρικών οντοτήτων. Η λειτουργία αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιµη σε εφαρµογές στις οποίες η κλίµακα εργασίας είναι µικρότερη από αυτή των αρχικών δεδοµένων. Λειτουργία απλοποίησης γραµµής Β. Συντήρηση και ανάλυση περιγραφικών δεδοµένων Οι λειτουργίες συντήρησης και ανάλυσης περιγραφικών δεδοµένων έχουν να κάνουν µε τη συντήρηση ενηµέρωση των περιγραφών και την διεξαγωγή ερωτηµάτων τα οποία αξιοποιούν τη βάση περιγραφικών δεδοµένων. Οι λειτουργίες συντήρησης ενηµέρωσης βοηθούν στην ανάκτηση, εξέταση και αλλαγή των περιγραφικών δεδοµένων. Έτσι νέες περιγραφές µπορούν να προστεθούν και να γίνει διαγραφή υπαρχόντων. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι πολλά συστήµατα δεν υποστηρίζουν µια χρήσιµη λειτουργία αυτού του είδους που έχει να κάνει µε τον επανακαθορισµό των χαρακτηριστικών των γεωγραφικών οντοτήτων. Συνήθως αυτό σχετίζεται µε περιορισµούς του λογισµικού διαχείρισης βάσης δεδοµένων που χρησιµοποιείται. Ένας τυπικός περιορισµός ορισµένων συστηµάτων είναι η αδυναµία - 20 - Χαλκιάς Χ., 2007

επανακαθορισµού των ιδιοτήτων ενός πεδίου. Έτσι π.χ. αν κάποιο πεδίο έχει οριστεί ότι θα περιέχει έως 30 αλφαριθµητικούς χαρακτήρες, και κάποια στιγµή προκύψει ότι θα πρέπει να εισαχθεί σε αυτό καταχώριση µε 35 χαρακτήρες, αυτή δεν είναι εφικτή, αφού ο επανακαθορισµός των ιδιοτήτων του πεδίου δεν επιτρέπεται. Τέτοιες αδυναµίες των συστηµάτων οδηγούν σε χρονοβόρες διαδικασίες, επαναλήψεις πεδίων κλπ. Πολλά συστήµατα παρέχουν τη λειτουργία ενηµέρωσης µε σύνδεση δύο πινάκων περιγραφικών δεδοµένων µε βάση ένα κοινό πεδίο. Η λειτουργία αυτή της σύνδεσης είναι ιδιαίτερα χρήσιµη στην αξιοποίηση µεγάλου όγκου στατιστικών δεδοµένων που παρέχονται περιοδικά από διάφορες υπηρεσίες και οργανισµούς (π.χ αξιοποίηση στατιστικών στοιχείων ΕΣΥΕ). Οι λειτουργίες διεξαγωγής απλών αλλά και σύνθετων ερωτηµάτων (Queries) στα περιγραφικά δεδοµένα, σχετίζονται µε την ανάκτηση εγγραφών από πίνακες περιγραφών σύµφωνα µε κάποιες συνθήκες που καθορίζονται από το χρήστη. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν και σύνθετες επιλεκτικές αναζητήσεις για ένα ή περισσότερα επίπεδα δεδοµένων. Τα σύγχρονα ΣΓΠ υποστηρίζουν το πρότυπο SQL (Simple Query Language) για τη σύνταξη των ερωτηµάτων. Τα αποτελέσµατα αυτών των αναζητήσεων αποδίδονται µε τη µορφή αναφορών µέσα από ειδικές λειτουργίες παρουσίασης. Γ. Σύνθετη ανάλυση χωρικών περιγραφικών δεδοµένων Τέλος το ιδιαίτερα σηµαντικό και ισχυρό σηµείο των ΣΓΠ είναι οι δυνατότητες που παρέχουν για σύνθετη ανάλυση χωρικών περιγραφικών δεδοµένων µέσα από πληθώρα λειτουργιών. Αυτές ακριβώς οι δυνατότητες συνιστούν βασική διαφοροποίηση των ΣΓΠ µε τα συστήµατα ψηφιακής σχεδίασης CAD στα οποία η έµφαση δίδεται στη χωρική διάσταση, αλλά και µε τα συστήµατα διαχείρισης βάσεων δεδοµένων όπου η έµφαση δίδεται στη θεµατική διάσταση των δεδοµένων. Οι κυριότερες αυτές λειτουργίες είναι: Λειτουργίες ανάκτησης δεδοµένων - ταξινόµησης και µετρήσεων. Με αυτές τις λειτουργίες γίνεται ανάκτηση χωρικών και περιγραφικών δεδοµένων, αλλά η τροποποίηση - δηµιουργία δεδοµένων αφορά µόνο τις περιγραφές. Λειτουργίες ανάκτησης Περιλαµβάνουν την επιλογή δεδοµένων η οποία µπορεί να βασίζεται σε χωρικά και περιγραφικά κριτήρια, την διαχείριση και την τελική κατάδειξη δεδοµένων, χωρίς να λαµβάνει χώρα τροποποίηση των γεωγραφικών οντοτήτων ή δηµιουργία νέων. - 21 - Χαλκιάς Χ., 2007

Αυτές οι λειτουργίες αν και απλές είναι ιδιαίτερα σηµαντικές αφού αξιοποιούν τα περιγραφικά δεδοµένα αναδεικνύοντας παράλληλα ενδιαφέρουσες χωρικές κατανοµές. Ταξινόµηση δεδοµένων Με τις λειτουργίες αυτές λαµβάνει χώρα κατηγοριοποίηση των δεδοµένων σε κλάσεις. Η βασική επιδίωξη είναι ο καθορισµός προτύπων δεδοµένων. Η λειτουργία αυτή µπορεί πολλές φορές να οδηγήσει σε παραγωγή νέων γενικευµένων δεδοµένων. Για παράδειγµα από ένα επίπεδο στο οποίο αποτυπώνεται µε λεπτοµέρεια η εδαφική κάλυψη, (και στο οποίο καταγράφονται πολλά είδη δασών, καλλιεργειών κλπ), µπορεί να προκύψει µε ταξινόµηση ένα γενικευµένο (π.χ. µε τις γενικές κλάσεις δάσος, καλλιέργειες, αστική κάλυψη ). Η ταξινόµηση µπορεί να υλοποιηθεί τόσο σε διανυσµατικά, όσο και σε ψηφιδωτά δεδοµένα. Το ΣΓΠ θα πρέπει να παρέχει δυνατότητες για ταξινόµηση είτε µε βάση κάποια αριθµητική - στατιστική µέθοδο ( π.χ κλάσεις ίσων διαστηµάτων, ή κλάσεις οι οποίες καταλαµβάνουν ίση έκταση), είτε µε άµεσο προσδιορισµό των τάξεων από το χρήστη. Η µέθοδος ταξινόµησης και ο αριθµός των κλάσεων που προσδιορίζονται από το χρήστη - είναι οι καθοριστικές παράµετροι για την αποτελεσµατικότητα της ταξινόµησης. Πολλά συστήµατα παρέχουν εργαλεία εποπτείας (π.χ διαγράµµατα κατανοµών κλπ) των τιµών των δεδοµένων που πρόκειται να ταξινοµηθούν έτσι ώστε να διευκολύνονται οι χρήστες στον προσδιορισµό αυτών των παραµέτρων. Παράδειγµα ταξινόµησης δεδοµένων (Νοµοί της Ελλάδας µε βάση τον πληθυσµό 1991) - 22 - Χαλκιάς Χ., 2007

Μετρητικές λειτουργίες Στις λειτουργίες µετρήσεων στα χωρικά δεδοµένα, συµπεριλαµβάνονται οι παρακάτω: Καθορισµός απόστασης µεταξύ σηµείων Μέτρησης µηκών γραµµών Μέτρηση περιµέτρου και εµβαδού πολυγώνου Μέτρηση πλήθους οντοτήτων µε κάποιες ιδιότητες Ο υπολογισµός έκτασης περιµέτρου πολυγώνων και µήκους γραµµών σε πολλά συστήµατα που διαχειρίζονται διανυσµατικά δεδοµένα γίνεται αυτόµατα µε τη δηµιουργία x2,y2 x3,y3 x1,y1 x4,y4 E = 1 2 i= 1 τους. Αυτό που θα πρέπει να σηµειωθεί είναι η αναγκαιότητα επαναπροσδιορισµού των µεγεθών αυτών σε περιπτώσεις τροποποίησης των χωρικών δεδοµένων. παρακάτω σχήµα περιγράφεται η τεχνική υπολογισµού εµβαδού πολυγώνου από τις συντεταγµένες των σηµείων της περιµέτρου του. n ( y i + y i+ 1 )( xi+ 1 xi ) Άλλες χρήσιµες λειτουργίες αυτού του τύπου αφορούν τον υπολογισµό των κεντροειδών πολυγώνων, υπολογισµό δεικτών σχήµατος κλπ. Το κεντροειδές ή µέσο κέντρο ενός πολυγώνου είναι το αντιπροσωπευτικό σηµείο το x = y = i i w x i w y i i i i i w i w i - 23 - Χαλκιάς Χ., 2007 Στο

οποίο θεωρείται ότι αντιστοιχεί στο κέντρο βάρους (σηµείο ισορροπίας) του πολυγώνου. Μια απλή προσέγγισή του µπορεί να γίνει µε τον προσδιορισµό των µέσων συντεταγµένων των σηµείων που ορίζουν την περίµετρο του πολυγώνου. Μια πιο ακριβής µεθοδολογία προϋποθέτει τον τριγωνισµό του πολυγώνου και την εύρεση του σταθµισµένου µέσου των κεντροειδών των τριγώνων (µε βάρος το εµβαδό των τριγώνων). Το κεντροειδές των τριγώνων αντιστοιχεί στο σηµείο τοµής των διαµέσων. Για ακανόνιστα πολύγωνα, το κεντροειδές που προκύπτει µπορεί να είναι σηµείο εξωτερικό του πολυγώνου. Αν αυτό πιστοποιηθεί (µε έλεγχο σηµείου εντός πολυγώνου) τότε γίνεται µετάθεση του µέσα από µια σειρά βηµάτων - στο εσωτερικό του. Κεντροειδή δήµων Αττικής Λειτουργίες επίθεσης δεδοµένων Οι λειτουργίες αριθµητικής ή λογικής επίθεσης δεδοµένων είναι τυπικές σε ένα ΣΓΠ. Με τις αριθµητικές λαµβάνουν χώρα πράξεις µεταξύ των τιµών από ένα επίπεδο µε αυτές ενός άλλου επιπέδου στην αντίστοιχη θέση. 1 1 3 3 4 4 + = 1 2 5 5 6 7 Οι λογικές έχουν να κάνουν µε την κατάδειξη θέσεων οι οποίες συγκεντρώνουν µια σειρά από λογικές συνθήκες. A A Σ Υ T F K A Σ Υ F F ΑΜΜΟΣ AND ΣΤΕΓΝΟ - 24 - Χαλκιάς Χ., 2007

Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι υπάρχουν σηµαντικές διαφορές στον τρόπο υλοποίησης των λειτουργιών επίθεσης µεταξύ του διανυσµατικού και του ψηφιδωτού µοντέλου. Συνήθως είναι πιο αποτελεσµατική η χρήση του ψηφιδωτού µοντέλου, όπου οι λειτουργίες επίθεσης λαµβάνουν χώρα ανά ψηφίδα και το τελικό αποτέλεσµα έχει την ίδια γεωµετρία και χωρικές οντότητες µε τα επίπεδα που επιτίθενται. Στην περίπτωση του διανυσµατικού µοντέλου συνήθως δηµιουργούνται νέες χωρικές οντότητες µε πληθώρα υπολογισµών. Παρόλα αυτά σε συγκεκριµένες εφαρµογές είναι επιθυµητή η διατήρηση των λεπτοµερειών θέσης που παρέχουν τα διανυσµατικά δεδοµένα. Τα σύγχρονα λογισµικά ΣΓΠ παρέχουν δυνατότητες επίθεσης τόσο διανυσµατικών όσο και ψηφιδωτών δεδοµένων (υβριδικά συστήµατα) αξιοποιώντας έτσι τα πλεονεκτήµατα του κάθε µοντέλου. Λειτουργίες γειτονίας Με τις λειτουργίες αυτές γίνεται εκτίµηση των χαρακτηριστικών µιας περιοχής η οποία περιβάλλει µια θέση. Η µέτρηση του αριθµού των κατολισθήσεων σε απόσταση < 500 µ από έναν οδικό άξονα, είναι ένα παράδειγµα αυτού του είδους. Σε κάθε τέτοια λειτουργία καθορίζονται οι παρακάτω παράµετροι: Μια ή περισσότερες θέσεις ενδιαφέροντος Προσδιορισµός του περιβάλλοντα χώρου, γύρω από αυτές τις θέσεις, στον οποίο θα υλοποιηθεί η λειτουργία Το είδος της λειτουργίας που θα υλοποιηθεί. Στο παραπάνω παράδειγµα η θέσεις ενδιαφέροντος είναι τα σηµεία του δρόµου, η γειτονία είναι η έκταση µε απόσταση < 500µ από το δρόµο, και η λειτουργία είναι η µέτρηση του πλήθους των κατολισθήσεων. Οι συνηθέστερες λειτουργίες γειτονίας είναι η λειτουργία αναζήτησης, οι τοπογραφικές λειτουργίες και οι λειτουργίες παρεµβολής. Πολλές λειτουργίες αυτού του τύπου υλοποιούνται πολύ εύκολα µε τη διαίρεση της περιοχής µελέτης σε στοιχειώδη τµήµατα. Για αυτό το το λόγο συχνά χρησιµοποιείται το ψηφιδωτό µοντέλο. Στα vector συστήµατα οι λειτουργίες γειτονίες εκτελούνται είτε µε µετατροπή των δεδοµένων σε raster, είτε µε τη χρήση λειτουργιών επίθεσης δεδοµένων. Aναζητήσεις Οι αναζητήσεις µπορεί να αφορούν αριθµητικά ή θεµατικά δεδοµένα. Τυπικές αριθµητικές λειτουργίες είναι το άθροισµα, η µέση τιµή, τα µέγιστα και τα ελάχιστα κλπ. Μια λειτουργία αυτού το είδους είναι για παράδειγµα η ανάλυση της µέσης - 25 - Χαλκιάς Χ., 2007

θερµοκρασίας που καταγράφεται σε µετεωρολογικούς σταθµούς που βρίσκονται σε µια ακτίνα 30 Km από το κέντρο µιας πόλης. Για αυτή τη λειτουργία θα πρέπει να συνδυαστούν δύο επίπεδα δεδοµένων (κέντρο πόλης, µετεωρολογικοί σταθµοί), να αναζητηθούν οι σταθµοί εντός της ζώνης των 30Km και να µε ανάκτηση των τιµών της περιγραφής θερµοκρασία να βρεθεί η ζητούµενη µέση τιµή. Τα αποτελέσµατα αναλύσεων αυτού του τύπου µπορεί να αποδοθούν είτε µε τη µορφή πίνακα, είτε µε χάρτη ο οποίος δείχνει και τις θέσεις των οντοτήτων οι οποίες ανιχνεύθηκαν. Σε θεµατικά δεδοµένα εφαρµόζονται συνήθως λειτουργίες αναζήτησης της επικρατούσας τιµής ή του πλήθους των διαφορετικών τιµών. Βέβαια εκτός από αυτές τις προκαθορισµένες λειτουργίες, θα πρέπει να υποστηρίζονται και σύνθετες αναζητήσεις του τύπου: «ανίχνευση µέσης ηλικίας και µέσου εµβαδού κτισµάτων µε περισσότερους από 5 ορόφους, που βρίσκονται εντός ζώνης 3 km από το κέντρο πόλης». Αυτοί οι τύποι ερωτηµάτων αξιοποιούν τόσο τα περιγραφικά όσο και τα χωρικά δεδοµένα, για την ανίχνευση των οντοτήτων που πληρούν τις συνθήκες. Στα ΣΓΠ τα οποία διαχειρίζονται ψηφιδωτά δεδοµένα, οι λειτουργίες ανίχνευσης εφαρµόζονται σε κάθε ψηφίδα. Η διαδικασία αυτή συµπεριλαµβάνει τη µετακίνηση ενός παραθύρου µε το µέγεθος της γειτονίας, ψηφίδα προς ψηφίδα σε όλο το επίπεδο δεδοµένων. Για παράδειγµα µπορεί να χρησιµοποιηθεί το επίπεδο γεωλογική κάλυψη, το οποίο αποτελείται από ψηφίδες µεγέθους 1Χ1 km για να ανιχνευθούν οι θέσεις οι οποίες περιβάλλονται από ασβεστόλιθους σε µια έκταση τουλάχιστον 3X3 km. Σε αυτή την περίπτωση θα χρησιµοποιηθεί παράθυρο 3X3 km. Το παράθυρο αυτό εφαρµόζεται σε κάθε ψηφίδα του αρχικού επιπέδου και µετριούνται οι ψηφίδες εντός του παραθύρου οι οποίες έχουν την περιγραφή ασβεστόλιθος. Η τιµή αυτή καταχωρίζεται σε ένα νέο ψηφιδωτό επίπεδο µε τα χαρακτηριστικά του πρώτου. Σε αυτό το παραγόµενο επίπεδο οι θέσεις µε τιµή 9 (3Χ3) έχουν τη ιδιότητα η οποία αναζητείται. Λειτουργίες σηµείο γραµµή σε πολύγωνο Σε ένα ΣΓΠ µε δεδοµένα διανυσµατικού τύπου ο προσδιορισµός σηµείων ή γραµµών οι οποίες περιέχονται σε ένα πολύγωνο αποτελεί µια ειδική λειτουργία αναζήτησης. Σε ένα ψηφιδωτό ΣΓΠ είναι απλώς µια λειτουργία υπέρθεσης δύο επιπέδων (του επιπέδου των σηµείων ή γραµµών και του πολυγωνικού) και ελέγχου ψηφίδων. Οι λειτουργίες αυτές εφαρµόζονται είτε άµεσα (π.χ. ανίχνευση των σηµείων ανεφοδιασµού καυσίµων εντός των ορίων ενός ήµου) είτε έµµεσα. Η επιλογή ενός πολυγώνου µε κατάδειξή του µε το mouse από τον χρήση σε ένα γραφικό περιβάλλον διεπαφής είναι µια έµµεση εφαρµογή αυτής της λειτουργίας. Ο χρήστης εισάγει ένα σηµείο δίνοντας τις συντεταγµένες του και µε µια εσωτερική λειτουργία θα πρέπει να ανιχνευθεί το πολύγωνο στο οποίο ανήκει αυτό το σηµείο. - 26 - Χαλκιάς Χ., 2007

Η ανίχνευση των ρεµάτων που βρίσκονται εντός ενός εθνικού δρυµού είναι ένα παράδειγµα αναζήτησης γραµµής σε πολύγωνο. Για την υλοποίηση αυτών των λειτουργιών έχουν αναπτυχθεί ιδιαίτερα αποτελεσµατικοί αλγόριθµοι. 2 5 1 6 7 8 3 4 Λειτουργία ανίχνευσης σηµείο σε πολύγωνο Ακολουθεί η ανάπτυξη ενός ενδεικτικού αλγόριθµου ο οποίος εκτελεί τη λειτουργία σηµείο σε πολύγωνο και ο οποίος εξετάζει δύο επίπεδα πληροφορίας, ένα µε τα πολυγωνικά δεδοµένα και ένα άλλο το οποίο περιέχει τα σηµειακά όπως φαίνονται και στο παραπάνω σχήµα. Μετά την επίθεση των δύο αυτών επιπέδων εκτελείται ο παρακάτω αλγόριθµος: - Υπολογισµός του ελάχιστου περιβάλλοντος ορθογώνιου παραλληλόγραµµου του πολυγώνου που εξετάζεται. Ο υπολογισµός αυτών γίνεται εύκολα µε βάση τα µέγιστα και τα ελάχιστα των συντεταγµένων των κορυφών του πολυγώνου. - Αν ένα σηµείο βρίσκεται εκτός του παραλληλογράµµου αυτού βρίσκεται και εκτός του πολυγώνου (όπως για παράδειγµα τα σηµεία 1,2,3,4 του σχήµατος). Αν βρίσκεται εντός ακολουθεί η παρακάτω ανάλυση. - Από το σηµείο που εξετάζεται φέρεται τυχαία ηµιευθεία (π.χ παράλληλη στον άξονα των Χ) η οποία προεκτείνεται µέχρι τα όρια του περιβάλλοντος ορθογωνίου και µετριέται το πλήθος των σηµείων τοµής της ηµιευθείας αυτής µε το όριο του πολυγώνου. Αν το αποτέλεσµα είναι άρτιος αριθµός (ή 0) τότε το σηµείο είναι εξωτερικό του πολυγώνου (τα σηµεία 5,6 του σχήµατος). Β Σε αντίθετη περίπτωση (περιττός αριθµός σηµείων τοµής) είναι Α εσωτερικό (π.χ τα σηµεία 7,8). Η διαδικασία επαναλαµβάνεται έως ότου να χαρακτηρισθούν όλα τα σηµεία. Ο παραπάνω αλγόριθµος είναι αποτελεσµατικός και για ειδικές περιπτώσεις πολυγώνων όπως είναι τα ακανόνιστα - 27 - Χαλκιάς Χ., 2007

πολύγωνα (περίπτωση Α στο διπλανό σχήµα) ή τα πολύγωνα µε εσωτερικές νησίδες (περίπτωση Β). Σε ορισµένες ειδικές περιπτώσεις στις οποίες ο αλγόριθµος παρέχει εσφαλµένες εκτιµήσεις (όπως για παράδειγµα όταν το σηµείο είναι σηµείο του πολυγώνου ή όταν η ηµιευθεία που φέρεται εφάπτεται του πολυγώνου) ο ορισµός συγκεκριµένων κανόνων οδηγεί στο τελικό ορθό χαρακτηρισµό και για αυτά τα σηµεία. Λειτουργίες γειτονίας που σχετίζονται µε την τοπογραφία Η τοπογραφία έχει να κάνει µε τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του εδάφους (ανάγλυφο) µιας περιοχής. Συνήθη τέτοια χαρακτηριστικά είναι οι πεδιάδες, οι κοιλάδες, οι λόφοι, οι απότοµες πλαγιές κλπ. Η τοπογραφία προσδιορίζεται από το υψόµετρο κάθε θέσης και µπορεί να αποδοθεί σε ένα ΣΓΠ µε δεδοµένα υψοµέτρου. ύο πολύ συνηθισµένες λειτουργίες σε υψοµετρικά δεδοµένα είναι οι διαδικασίες προσδιορισµού της κλίσης και της έκθεσης. Οι λειτουργίες αυτές λαµβάνουν χώρα αξιοποιώντας τα υψόµετρα γειτονικών σηµείων. Άλλες λειτουργίες αυτού του είδους είναι ο προσδιορισµός της καµπυλότητας, η ανίχνευση τοπικών εξάρσεων ή ταπεινώσεων του αναγλύφου, ο προσδιορισµός υδροκριτών κλπ. Οι λειτουργίες αυτές αναπτύσσονται λεπτοµερέστερα στο κεφάλαιο που αναφέρεται στα Ψηφιακά µοντέλα εδάφους. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι µε παρόµοιες τεχνικές µπορούν να υλοποιηθούν οι λειτουργίες αυτές και σε άλλα δεδοµένα εκτός των υψοµετρικών, τα οποία παρουσιάζουν συνεχή µεταβολή στο χώρο (π.χ η θερµοκρασία του αέρα). ηµιουργία πολυγώνων Thiessen Μια µέθοδος υποδιαίρεσης του χώρου σε τοµείς γύρω από συγκεκριµένες θέσης είναι αυτή της δηµιουργίας των πολυγώνων Thiessen. Τα πολύγωνα Thiessen, τα οποία χρησιµοποιούνται συχνά σε αναλυτικές διαδικασίες, δηµιουργούνται σχεδιάζοντας αρχικά τα ευθύγραµµα τµήµατα µεταξύ ζευγών γειτονικών θέσεων. Κατόπιν χαράσσονται οι µεσοκάθετοι σε αυτά τα τµήµατα οι οποίες και αποτελούν τα όρια των πολυγώνων Thiessen. Έτσι κάθε θέση εντός πολυγώνου έχει την ιδιότητα να είναι πλησιέστερα στο περιεχόµενο στο πολύγωνο σηµείο σε σχέση µε τις αποστάσεις από τα άλλα σηµεία. - 28 - Χαλκιάς Χ., 2007