Συστήµατα Γεωγραφικών Πληροφοριών: Εισαγωγή Εργαστήριο 7-9 Αξιολόγηση της καταλληλότητας των περιοχών της νήσου Λέσβου για τη χωροθέτηση ενός ΧΥΤΑ. 20/05/2009 ιδάσκων: Ηλίας Συµεωνάκης Εργαστήριο: Στέφανος Λάππας Στην παρούσα εργασία θα εξετάσουµε τις διαδικασίες που απαιτούνται, ώστε να δηµιουργηθεί µια επιφάνεια καταλληλότητας γης για την χωροθέτηση µιας βιοµηχανικής δραστηριότητας. Για να εγκατασταθεί µια βιοµηχανική µονάδα πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί παράγοντες όπως το είδος της βιοµηχανίας, η απόσταση από το οδικό δίκτυο, το κόστος µεταφοράς των πρώτων υλών, οι χρήσεις γης που παρατηρούντια στην περιοχή, η απόσταση από τους οικισµούς και πολλά άλλα. Βέβαια, επειδή πολλές φορές είναι δύσκολο να συλλεχθούν όλα τα απαραίτητα δεδοµένα, πρέπει να αρκεστούµε στα διαθέσιµα. Για την πραγµατοποίηση της συγκεκριµένης εργασίας θα ληφθούν υπόψη µόνο το κριτήριο που αφορά τις χρήσεις γης και το κριτήριο µε τις αποστάσεις από τους οικισµούς. εδοµένα Τα δεδοµένα που θα χρησιµοποιήσετε για την παρούσα εργασία αφορούν την νήσο Λέσβο. Αυτά είναι ένα αρχείο µε τις Χρήσεις Γης της Λέσβου (xris_gis_new.shp), ένα αρχείο µε του Οικισµούς της Λέσβου (cities.shp), ένα πίνακας µε τον πληθυσµό των οικισµών (population.dbf) και η Ακτογραµµή (akto.shp) Τα δεδοµένα που περιγράφηκαν παραπάνω, βρίσκονται στον φάκελο του µαθήµατος, όπου θα αντιγράψετε στον προσωπικό σας χώρο, τον φάκελο Lab_7-9. (\\geo-server\courses\intro2gis\symeonakis\εργαστήριο). Λογισµικό Στην παρούσα εργασία θα χρησιµοποιήσετε το Arc Map καθώς επίσης και το Arc Toolbox.
Κριτήριο 1: Χρήσεις Γης Σχετικά µε το κριτήριο αυτό πρέπει να δηµιουργηθεί µια επιφάνεια καταλληλότητας γης για την χωροθέτηση βιοµηχανικής µονάδας, βασιζόµενοι στην καταλληλότητα των χρήσεων γης. Η δηµιουργία αυτού του κριτηρίου γίνεται µε βάση τον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 1). Οι περιοχές µεβαθµολογία 0 κρίνονται ακατάλληλες για την χωροθέτηση. Στην αντίθετη περίπτωση περιοχές µε αριθµό 10 κρίνονται πιο κατάλληλες. ηµιουργήστε το κριτήριο χρήσεων γης, σύµφωνα µε τον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 1: Βαθµολογία κριττηρίου χρήσεων γης. Στο shapefile µε όνοµα xris_gis_new δηµιουργήστε αρχικά ένα νέο πεδίο (Add Field) µε όνοµα Value_1, τύπου Integer και µε precision 2. Στο πεδίο αυτό συµπληρώστε τις βαθµολογίες που απεικονίζονται στον Πίνακα 1, ανάλογα µε την χρήση γης. (Μην ξεχάσετε να πατήσετε Start Editing!!!) Για την ολοκλήρωση του κριτηρίου πρέπει να µετατρέψετε το προηγούµενο αρχείο των χρήσεων γης µε τις βαθµολογίες σε µορφή Raster. Για να το πραγµατοποιήσετε, ενεργοποιήστε το Arc Toolbox και ακολουθήστε την διαδροµή: Conversion Tools> To Raster> Feature to Raster. Στο παράθυρο που εµφανίζεται, σαν Input Features ορίστε το xris_gis_new, και στο Field επιλέξτε το πεδίο από το οποίο θα λάβει τιµές το Raster, δηλαδή το Value_1. Τέλος, αποθηκεύστε το στον φάκελο Lab 7-9, µε όνοµα raster_xris και sell size πληκτρολογήστε 100 (Εικόνα 1).
Εικόνα 1: Μετατροπή του αρχείου των οικισµών από vector µορφή σε raster. Κριτήριο 2: Απόσταση από τους Οικισµούς Το δεύτερο κατά σειρά κριτήριο προϋποθέτει την δηµιουργία επιφάνειας καταλληλότητας γης για την χωροθέτηση του ΧΥΤΑ λαµβάνοντας υπόψη το πλαίσιο για την προστασία οικιστικών περιοχών Οι περιοχές κοντά στους οικισµούς αποτελούν περιοχές µε υψηλή αξία γης και µεταβαλλόµενες χρήσεις γης. Επίσης η εγγύτητα στους οικισµούς αποτελεί έµµεσα και κριτήριο αποδοχής από τους κατοίκους. ηµιουργείστε το κριτήριο των οικισµών, σύµφωνα µε τον παρακάτω πίνακα, Πίνακας 2: Βαθµολόγία κριτηρίου οικισµών Στα δεδοµένα θα βρείτε ένα πίνακα (*.dbf αρχείο) µε όνοµα population.dbf ο οποίος περιέχει τον πληθυσµό κάθε οικισµού. Ενώστε τον πίνακα αυτό µε τη βάση δεδοµένων της επικάλυψης του οικισµού (µε join). Πατήστε το δεξί πλήκτρο του ποντικιού στο cities και επιλέξτε Joins and Relates> Join.
Στο παράθυρο που εµφανίζεται, στο 1. συµπληρώστε το κοινό πεδίο του cities στο οποίο θα βασιστεί η ένωση, δηλαδή CITIES_ID. Στο 2, συµπληρώστε το όνοµα του πίνακα που θα ενωθεί, δηλαδή population. Τέλος, στο 3, συµπληρώστε το κοινό πεδίο του πίνακα, στο οποίο θα βασιστεί η ένωση, δηλαδή CITIES_ID (Εικόνα 2). Εικόνα 2: Συµπλήρωση πεδίων για Ένωση βάσεων δεδοµένων. Μετά τη συνένωση των δύο πινάκων, ο πίνακας του cities.shp εµφανίζεται να περιλαµβάνει το σύνολο των ιδιοτήτων που περιείχαν οι επιµέρους πίνακες, κάνοντας αντιστοίχηση 1 προς 1 τα στοιχεία που εµφάνιζαν την ίδια τιµή στην κοινή τους στήλη. Τέλος, πρέπει να τονιστεί ότι η συνένωση των δυο πινάκων είναι εικονική, γι αυτό πρέπει να αποθηκεύσετε µόνιµα τη συνένωση. Οπότε, κάνοντας δεξί κλικ στο cities.shp επιλέξτε Data> Export Data και αποθηκεύστε το µε όνοµα CITIES_POP.shp. Στη συνέχεια πρέπει να επιλέξετε, µε δηµιουργία λογικών προτάσεων, τους οικισµούς οι οποίοι έχουν πληθυσµό µέχρι 1000 και να δηµιουργήσετε ζώνες προστασίας σύµφωνα µε τις αποστάσεις που σας δίνονται στο πρόβληµα (buffers). Αυτό θα γίνει µε µια σειρά βηµάτων Α - Γ
Η επιλογή γεωγραφικών χαρακτηριστικών βάσει κάποιων ιδιοτήτων τους, µπορεί να εκτελεστεί µε τη βοήθεια λογικών ερωτηµάτων (queries). Συνήθως τα ερωτήµατα, βασίζονται σε κάποιες συνθήκες που περιλαµβάνουν αριθµητικούς τελεστές (=, <>, >, >=, <, <=), π.χ.: Πληθυσµός > 15000. Α. Αρχικά να επιλέξετε τους οικισµούς, οι οποίοι έχουν πληθυσµό µικρότερο από 1000 κατοίκους. Για να το κάνετε αυτό ανοίξτε τον Πίνακα Περιγραφικών Χαρακτηριστικών (Attribute Table) και πατώντας το Options επιλέξτε Select by Attributes (Επιλογή από τα Χαρακτηριστικά). Στο παράθυρο που εµφανίζεται, βρείτε το πεδίο που περιέχει την πληροφορία των οικισµών, δηλαδή το POPTOTAL και πατήστε διπλό κλικ. Στην συνέχεια, επιλέξτε τον αριθµητικό τελεστή < πατώντας απλό κλικ πάνω του και τέλος πληκτρολογείστε 1000 και πατήστε Apply (Εικόνα 3). Εικόνα 3: Επιλογή οικισµών µε πληθυσµό µικρότερο από 1000 κατοίκους. Οπότε, παρατηρείτε ότι στον Πίνακα Περιγραφικών Χαρακτηριστικών έχουν επιλεγεί όλοι οι οικισµοί µε πληθυσµό µικρότερο από 1000 κατοίκους. Β. Στη συνέχεια, δηµιουργείστε ζώνες προστασίας (buffers) γύρω από τους επιλεγµένους οικισµούς (µε πληθυσµό µικρότερο των 1000 κατοίκων). Για να γίνει αυτό στο Arc Toolbox και ακολουθείστε την παρακάτω διαδροµή: Analysis Tools> Proximity> Buffer.
Στο παράθυρο που εµφανίζεται, σαν Input Feature ορίστε το αρχείο Cities_Pop, ενώ το εξαγόµενο αρχείο σώστε το στον φάκελο Lab 7-9 µε όνοµα Buffer_1. Στο πεδίο Distance επιλέξτε το Linear Unit και πληκτρολογήστε 500, δηλαδή ποια θα είναι η απόσταση από τις πόλεις. Τέλος, στο πεδίο Dissolve Type (optional) επιλέξτε All (Εικόνα 4). Εικόνα 4: ηµιουργία ζώνης προστασίας γύρω από τους οικισµούς µε πληθυσµό κάτω από 1000 κατ. ακτίνας 500 µέτρων Οπότε, παρατηρείτε ότι έχει δηµιουργηθεί ένα νέο αρχείο που απεικονίζει «κύκλους» γύρω από τους επιλεγµένους οικισµούς. Γ. Τέλος, στο αρχείο Buffer_1 ανοίξτε τον Attribute Table και δηµιουργήστε ένα νέο πεδίο µε όνοµα Distance_1 και πατώντας δεξί κλικ πάνω του επιλέξτε Calculate Values και ορίστε Distance_1 = 500. Αυτό γίνεται, ώστε όταν θα ενωθούν παρακάτω τα δύο αρχεία να διαφοροποιούνται οι περιοχές.. Αντίστοιχα επαναλάβετε τα βήµατα Α Γ για τους οικισµούς µε πληθυσµό µεγαλύτερο των 1000 κατοίκων. Α. [POPTOTAL] > 1000 Β. ηµιουργείστε αντίστοιχα ζώνες προστασίας (buffers) µε απόσταση 1000 µέτρων, σύµφωνα µε τον Πίνακα 2, όπου το εξαγόµενο αρχείο ονοµάστε το Buffer_2. Γ. ηµιουργήστε νέο πεδίο µε όνοµα Distance_2 και ορίστε τιµή 1000 (όπως παραπάνω).
Για να ολοκληρωθεί το 2 ο Κριτήριο πρέπει να ενώσετε τα δύο Buffer που δηµιουργήσατε µε την Ακτογραµµή, ώστε να αποδοθεί η τελική βαθµολογία σε όλες τις περιοχές της Λέσβου. Οπότε στο Arc Toolbox: Analysis Tools> Overlay> Union. Στο παράθυρο που εµφανίζεται, στο Input Features επιλέξτε διαδοχικά τα: Buffer_1 και Buffer_2 και akto. Σώστε το εξαγόµενο αρχείο στον φάκελο Lab 7-9, µε όνοµα Union_1 (Εικόνα 5). Εικόνα 5: Ένωση (Union) των δύο ζωνών προστασίας (buffers). Επαναλάβετε την διαδίακασίας της Ένωσης, για ενώσετε το τις προηγούµενες περιοχές (Union_1) µε την Ακτογραµµή (akto) και αποθηκεύστε το νέο αρχείο µε όνοµα Union_2. Στο Union_2, ανοίξτε τον Πίνακα Περιγραφικών Χαρακτηριστικών και προσθέστε ένα νέο πεδίο µε όνοµα Value_2 όπου θα αναγραφεί η βαθµολογία του Κριτηρίου 2. Στην συνέχεια, ανοίξτε το Select by Attributes (Options> Select by Attributes) για να επιλέξετε τις περιοχές που έχουν µηδενική τιµή. Οι περιοχές αυτές είναι όσες βρίσκονται σε απόσταση (Distance) µικρότερη ή ίση από 500 και από 1000 µέτρα. Άρα δηµιουργήστε την ακόλουθη λογική πρόταση: [Distance_1] = 500 OR [Distance_2] = 1000. Και παρατηρήστε ότι έχουν επιλεγεί όλες οι περιοχές που είναι ακατάλληλες (µηδέν βαθµολογία). Στο πεδίο Value_2 πατήστε δεξί κλικ και επιλέξτε Calculate Values και πληκτρολογήστε 0.
Για να επιλέξετε τις υπόλοιπες, οι οποίες λαµβάνουν βαθµολογία 10, πατήστε Options> Switch Selection. Οπότε στο Value_2 πατήστε δεξί κλικ και επιλέξτε Calculate Values και πληκτρολογήστε 10. Τέλος, µετατρέψτε το αρχείο αυτό σε µορφή Raster, όπως παραπάνω µε βάση το πεδίο Value_2 και µε όνοµα raster_cities. Υπολογισµός Τελικής Επιφάνειας Καταλληλότητας Το τελευταίο στάδιο σκοπεύει στον συνδυασµό αυτών των δύο κριτηρίων που αναλύθηκαν προηγουµένως. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού υπάρχουν δύο στάδια. Αρχικά υπολογίζονται οι συντελεστές βαρύτητας. Οι συντελεστές βαρύτητας υπολογίζονται αν διαιρεθεί η βαρύτητα του κάθε κριτηρίου µε τη βαρύτητα του µικρότερου σε σηµασία κριτηρίου. Βέβαια στην παρούσα εργασία επειδή ο αριθµός των κριτηρίων είναι µικρός, σας δίνονται έτοιµοι οι συντελεστές βαρύτητας κάθε κριτηρίου. Έτσι, για το κριτήριο των χρήσεων γης ο συντελεστής είναι 0,4 ενώ για το κριτήριο της απόστασης για τους οικισµούς είναι 0,6. Από τα παραπάνω συµπεραίνετε ότι στο δεύτερο κριτήριο προσδίδουµε µεγαλύτερη βαρύτητα, για ευνόητους λόγους. Για να υπολογίσετε την τελική επιφάνεια ενεργοποιήστε το Spatial Analyst, µε παρόµοιο τρόπο όπως ενεργοποιείται και το Editor. Στην συνέχεια επιλέξτε Spatial Analyst> Raster Calculator (Εικόνα 6). Εικόνα 6: Επιλογή του Raster Calculator
Συµπληρώστε τα ακόλουθα: [raster_xris]*0.4 + [raster_cities]*0.6 και πατήστε Evaluate (Εικόνα 7). Εικόνα 7: Υπολογισµός της τελικής επιφάνειας µε τους συντελεστές βαρύτητας. Μόλις ολοκληρωθεί ο υπολογισµός της τελικής επιφάνειας, παρατηρείστε ότι εµφανίζεται ένα νέο αρχείο µε όνοµα Calculation. Το αρχείο αυτό είναι προσωρινά αποθηκευµένο και αν κλείσετε το πρόγραµµα θα χαθεί. Για να αποθηκεύσετε µόνιµα τον τελικό χάρτη (Calculation), επιλέξτε το και πατήστε το δεξί πλήκτρο του ποντικιού και στην συνέχεια επιλέξτε Make Permanent. Στο παράθυρο που εµφανίζεται, αποθηκεύστε το αρχείο στον φάκελο Lab 7-9, µε όνοµα Final_Map.