B ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ «Νέες Τεχνολογίες για την άρδευση, λίπανση και φυτοπροστασία στη γεωργία» ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΧΩΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΧΩΡΙΚΗ ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ Διονύσιος Καλύβας Επίκουρος Καθηγητής ΓΠΑ ΓΠΑ, 5-12-2012
TI EINAI ENA ΓΣΠ; Geographical Information System (GIS) Είναι ένα ψηφιακό σύστημα για την εισαγωγή, αποθήκευση, έλεγχο, χειρισμό, ανάλυση και παρουσίαση δεδομένων που αναφέρονται σε κάποιο σημείο της Γης ή γενικά που έχουν γεωγραφική αναφορά
GIS - ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Ο πραγματικός κόσμος αναλύεται σε διακριτά επίπεδα πληροφοριών μέσα από διαδικασίες γενίκευσης - αφαίρεσης
GIS - ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ (συν.) Κάθε επίπεδο πληροφοριών αποτελείται από δύο είδη δεδομένων: γεωγραφικά ή χωρικά και περιγραφικά ή στατιστικά τα οποία συνδέονται μεταξύ τους
ΤΙ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΚΑΝΕΙ ΕΝΑ GIS; Μπορεί να συνδυάζει χωρικές και μη χωρικές πληροφορίες G I S
ΤΙ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΚΑΝΕΙ ΕΝΑ GIS; Να σχεδιάζει χάρτες, να εμφανίζει σε χάρτες την χωρική κατανομή διαφόρων φαινομένων (π.χ. Πληθυσμού ανά οικοδομικό τετράγωνο) Να προσθέτει, να διαγράφει και να τροποποιεί υπάρχοντα χωρικά και μη χωρικά δεδομένα Να... Να συνδυάζει και να συσχετίζει δεδομένα από διαφορετικά επίπεδα πληροφοριών Να πραγματοποιεί απλές και σύνθετες χωρικές αναλύσεις και χωρικές συσχετίσεις
ΧΩΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Περιλαμβάνει ένα μεγάλο εύρος τεχνικών ανάλυσης, επεξεργασίας, παρουσίασης, απλοποίησηςγενίκευσης, ταξινόμησης, χωρικών - γεωγραφικών δεδομένων αλλά και δόμηση μοντέλων (χαρτογραφικών, στατιστικών, γεωστατιστικών, επιδημιολογικών, οικονομετρικών) και ανάπτυξη θεωρίας
ΧΩΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Η χωρική γεωγραφική ανάλυση προϋπήρχε των GIS + Θάνατοι Αντλίες νερού Επιδημία χολέρας 1854 Λονδίνο (Soho)
Η ΧΑ απαντά σε ερωτήματα, όπως: Υπάρχει κάποιο συγκεκριμένο σχήμα δειγματοληψίας; (τυχαία, κανονικοποιημένη, ομαδοποιημένη, κλπ.). Είναι οι θέσεις δειγματοληψίας συγκεντρωμένες σε κάποια περιοχή; Υπάρχει κάποια χωρική τάση (spatial trend) στην εμφάνιση των τιμών των ιδιοτήτων; Εμφανίζονται δηλαδή μικρές ή μεγάλες τιμές συγκεντρωμένες σε κάποια περιοχή;
ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΊΑ (μέθοδοι) 1. Κανονική 2. Τυχαία 3. Εγκάρσια (transect) 4. Τυχαία επιβλεπόμενη 5. Σε ομάδες (cluster) 6. Περιμετρική
Η ΧΑ απαντά σε ερωτήματα, όπως: Υπάρχει συσχέτιση τιμών και θέσης, εμφανίζονται παρόμοιες τιμές σε κοντινές θέσεις; Υπάρχουν ακραίες (διαφορετικές) τιμές σε σχέση με τις γειτονικές (spatial outlier); Μπορεί και πώς να προβλεφθεί τιμή μιας ιδιότητας σε θέσεις που δεν υπάρχουν μετρήσεις (χωρική παρεμβολή spatial interpolation);
Ο 1 ος νόμος της Γεωγραφίας (νόμος του Waldo Tobler) Everything is related to everything else but things closer in space are more similar than things further apart. «Τα πάντα σχετίζονται με όλα τα υπόλοιπα αλλά πράγματα που είναι πιο κοντά στο χώρο είναι περισσότερο όμοια από πράγματα που είναι μακριά»
Ο 1 ος νόμος τουtobler είναι επίσημα γνωστός και ως χωρική αυτοσυσχέτιση (ΧΑ) - spatial autocorrelation (SA) Η ΧΑ μετρά το βαθμό στον οποίο αλληλεπιδρούν οι τιμές ιδιοτήτων σε κοντινές και μακρινές θέσεις Η ΧΑ καθορίζεται από ομοιότητες τόσο ως προς τη θέση όσο και ως προς τις ιδιότητες
ΧΩΡΙΚΗ ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ (ορισμός) Xωρική παρεμβολή είναι η διαδικασία του υπολογισμού της τιμής μιας παραμέτρου σε θέσεις που δεν υπάρχουν μετρήσεις χρησιμοποιώντας μετρήσεις που έχουν γίνει σε σημεία μέσα στην ίδια την περιοχή Η πρόβλεψη των τιμών μιας ιδιότητας σε θέσεις έξω από την περιοχή των παρατηρήσεων καλείται extrapolation
ΜΕΘΟΔΟΙ ΧΩΡΙΚΗΣ ΠΑΡΕΜΒΟΛΗΣ Κατηγορίες - διακρίσεις Ακριβείς Μη ακριβείς Γενικές Τοπικές Ντετερμινιστικές Γεωστατιστικές Thiessen polygon, Inverse Distance weighting (IDW), Trend surfaces, B-splines, Kriging
Χωρική κατανομή της εμφάνισης των ζιζανίων του βάμβακος Καρδίτσα
Χωρική κατανομή της εμφάνισης της κύπερης
Χωρικά ακραίες τιμές
Χωρική παρεμβολή Μέθοδος IDW Χάρτες συνεχούς κατανομής της εμφάνισης της κύπερης και της περικοκλάδας
Χωρική Παρεμβολή Γεωστατιστική, Kriging Σύγκριση ordinary kriging και Co-Kriging για το Convolvlus arvensis
Γεωβάση καταγραφής ζιζανιοχλωρίδας σε πειραματικό κριθαριού (8 ποικ. * 3 επαν. * άρδευση) 10/2 9/3 22/3 6/4 19/4 8/5
Γεωβάση καταγραφής ζιζανιοχλωρίδας σε πειραματικό κριθαριού (8 ποικ. * 3 επαν. * άρδευση)
«Αξιολόγηση εδαφικών, τοπογραφικών και κλιματικών συνθηκών εκτάσεων της κοινότητας Μουζακίου Ν. Μεσσηνίας για την καλλιέργεια ποικιλιών αμπέλου για οινοποίηση.» Στόχος: διαχείριση των φυσικών πόρων μέσω τεχνολογιών πληροφορικής ώστε να οδηγηθούμε σε επισήμανση και οριοθέτηση εκτάσεων δεδομένου προσανατολισμού, κλίσεων, εκθέσεων (εκμετάλλευση ηλιακής ακτινοβολίας), φυσιογραφικών μονάδων, εδαφικών σχηματισμών και επισήμανση ιδιαιτεροτήτων - δυνατοτήτων για καλλιέργεια ποικιλιών αμπέλου για οινοποίηση. Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 27
ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 28
ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΕΝ ΥΛΙΚΟ Τοπογραφικός χάρτης (Φύλλο χάρτου ΦΙΛΙΑΤΡΑ) της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού (ΓΥΣ) κλίμακας 1: 50000. Τοπογραφικός χάρτης (αρ. 7234/8) της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού (ΓΥΣ) κλίμακας 1: 5000. Αποτέλεσε τη βασική πηγή υψομέτρου για την ευρύτερη περιοχή μελέτης. Δορυφορική εικόνα λήψης της περιοχής μελέτης (QuickBird έτους 2007) με ανάλυση 60 cm. Ορθοφωτοχάρτες της περιοχής Γαργαλιάνων Μουζακίου κλίμακας 1:5.000. Κτηματολογικός χάρτης (Αρ. Σχεδίου ΜΚΤΗΜ-4, ημερομηνία 27-2- 2008, κλίμακας 1 : 5.000, Μελετητής Αντζελέτος Σπύρος) κλίμακας 1 : 5.000 με αποτύπωση των αγροτεμαχίων ιδιοκτησιών ΟΙΝΕΑ Α.Ε. Αναλυτικά μηνιαία μετεωρολογικά δεδομένα των τελευταίων 25 ετών (1982-2007) του σταθμού Μουζακίου του Υπουργείου. Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 29
ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Δημιουργήθηκε Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών στο οποίο εισήχθησαν (μέσω διαδικασιών γεωαναφοράς και ψηφιοποίησης) και αποθηκεύθηκαν πληροφορίες από τους χάρτες και την δορυφορική εικόνα. Συγκεκριμένα καταχωρήθηκαν δεδομένα όπως: θέσεις δειγματοληψίας, κτήματα- ιδιοκτησίες ΟΙΝΕΑ Α.Ε., ισοϋψείς, βασικό οδικό δίκτυο, αγροτικοί δρόμοι, υδρογραφικό δίκτυο, θέσεις οικισμών, θέσεις μετεωρολογικών σταθμών, όρια διοικητικών διαιρέσεων, καθώς επίσης και τα αποτελέσματα όλων των αναλύσεων των εδαφικών δειγμάτων και των επεξεργασιών των γεωγραφικών δεδομένων. Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 30
ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Η γεωγραφική βάση επέτρεψε, μέσω ειδικών επεξεργασιών, τη δημιουργία νέων επιπέδων πληροφοριών όπως του ψηφιακού μοντέλου εδάφους (Digital Terrain Model, DTM), στο οποίο έχει υπολογισθεί το υψόμετρο σε κάθε σημείο της επιφάνειας του εδάφους. Από το DTM δημιουργήθηκαν τα επίπεδα της κλίσης και της έκθεσης (aspect) ως προς τον ορίζοντα. Για τους υπολογισμούς αυτόν χωρίσθηκε όλη η ευρύτερη περιοχή μελέτης σε τετράγωνες εκτάσεις (κυψελίδες φατνία) πραγματικών διαστάσεων 5 m x 5 m. (έκταση τεμαχίου 25 m 2 ), στις οποίες θεωρήθηκε ότι το υψόμετρο, η κλίση και η έκθεση προσανατολισμός είναι ομοιόμορφες σε σχέση πάντα με την κλίμακα απογραφής των δεδομένων. Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 31
ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ Σε όλα τα δεδομένα έγιναν και οι κλασσικές, μη χωρικές, στατιστικές επεξεργασίες, όπως μονομεταβλητές αναλύσεις (μέσος όρος, μέγιστη και ελάχιστη τιμή, τυπική απόκλιση, διακύμανση, συντελεστής παραλλακτικότητας). Ο στόχος των αναλύσεων αυτών ήταν να διαπιστωθούν τα όρια των τιμών των εξετασθέντων ιδιοτήτων και να διερευνηθεί η ύπαρξη τυχόν τάσεων. Επίσης η συσχέτιση ορισμένων ιδιοτήτων και αναζήτηση διαφορών ως προς ορισμένα χαρακτηριστικά μεταξύ ομάδων θέσεων παρατηρήσεων ή γεωγραφικών περιοχών, όταν αυτές ομαδοποιούνται με βάση π.χ. υψόμετρο, κλίση, μηχανική ανάλυση εδάφους, κλπ. Χωρική στατιστική ανάλυση έγινε για την δημιουργία συνεχών επιφανειών χωρικής κατανομής των τιμών των εδαφικών ιδιοτήτων που προσδιορίσθηκαν αναλυτικά στο εργαστήριο στα δείγματα από τις 94 εδαφοτομές. Πρόκειται για αρκετά σύγχρονες επεξεργασίες που στηρίζονται σε μαθηματικά μοντέλα. Εδώ χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο της χωρικής παρεμβολής Inverse Distance Weighting (IDW) το οποίο βρέθηκε ότι είναι το καταλληλότερο για το συγκεκριμένο σχήμα δειγματοληψίας. Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 32
Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 33
8 Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 34
Παρακολούθηση αμπελώνα (α/φ κλίμακας 1 : 5.000)
ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ (δορυφορική εικόνα) Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 36
Χάρτης θέσεις δειγματοληψίας σταφυλιών για μούστο Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 37
Τρισδιάστατη απεικόνιση αμπελουργικής περιοχής Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 38
Χάρτης σημειακών παρατηρήσεων Αργίλου % επιφανειακού ορίζοντα Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 39
Χάρτης χωρικής κατανομής Αργίλου % επιφανειακού ορίζοντα Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 40
Χάρτης χωρικής κατανομής βαθμών Baumé μούστου Δ. ΚΑΛΥΒΑΣ Επ. Καθ. - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ GIS Γ.Π.Α. 41
Ευχαριστώ πολύ