Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΩΝ ΧΩΡΙΚΩΝ ΔΕΙΚΤΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΑΣΤΙΚΗΣ ΔΙΑΧΥΣΗΣ: ΜΙΑ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΕΛΛΗΝΙΚΕΣ ΠΟΛΕΙΣ Απόστολος Λαγαρίας, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΕΜΠ Ιωάννης Σαγιάς, Αναπληρωτής Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών Ε.Μ.Π., Τομέας Γεωγραφίας και Περιφερειακού Σχεδιασμού
Στόχος _ανάλυση της αστικής δομής των περιαστικών περιοχών με χρήση χωρικών δεικτών _σύγκριση περιοχών στον ελληνικό χώρο, αναγνώριση διαφορετικών τυπολογιών ως προς την αστική δομή Μεθοδολογία _αξιολόγηση του βαθμού αστικής διάχυσης με χρήση συγκεκριμένων κατηγοριών δεικτών που εκφράζουν την πυκνότητα, τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, την κατανομή/διασπορά και την ανάμειξη των χρήσεων γης Μελέτη Περίπτωσης _περιαστικές περιοχές σε έξι ελληνικές πόλεις
Αστική Διάχυση: _μία μορφή αστικής ανάπτυξης που χαρακτηρίζεται από δόμηση χαμηλής πυκνότητας, που αναπτύσσεται συχνά με ασυνεχή και ανοργάνωτο τρόπο και οδηγεί σε μία μη βιώσιμη κατάσταση: _κατασπατάληση αγροτικής γης, αυξημένες ανάγκες σε ενέργεια και υποδομές και την αυξημένη εξάρτηση από ΙΧ για τις μετακινήσεις _ανάγκη για ποσοτικοποίηση και αξιολόγηση των χωρικών προτύπων (patterns) και των μεταβολών που επιφέρει η επέκταση των αστικών χρήσεων στην περιαστική ενδοχώρα. Οι χωρικοί δείκτες (spatial metrics) έχουν χρησιμοποιηθεί για να περιγράψουν το βαθμό διασποράς, την γειτνίαση και γενικότερα τη γεωμετρία και την κατανομή των χρήσεων γης.
Η αστική διάχυση στον ελληνικό χώρο: Ιδιαιτερότητες: _έως πρόσφατα συμπαγής δομή, με υψηλούς συντελεστές δόμησης σε εντός σχεδίου ζώνες. _μονοκεντρική δομή και υψηλές πυκνότητες, σχετικά ομοιογενής κατανομή των κοινωνικοοικονομικών στρωμάτων. _μακροχρόνια έλλειψη ενός ρυθμιστικού πλαισίου, πολεοδομικού & χωροταξικoύ σχεδιασμού για την οργάνωση του περιαστικού χώρου. _Εκτός σχεδίου δόμηση / Αυθαίρετη δόμηση. Η διάχυση είναι πρόσφατο φαινόμενο / για πρώτη φορά κατά τη δεκαετία του 80 παρατηρείται μαζική προαστιοποίηση πληθυσμού. Σημαντικόςο ρόλος της τουριστικήςανάπτυξης και της εξοχικής κατοικίας
Περιοχές Μελέτης _στις επιλεγμένες περιοχές παρατηρείται σημαντικός βαθμός περιαστικής ανάπτυξης με επέκταση αστικών χρήσεων/δραστηριοτήτων σε αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ωστόσο δεν μπορεί σε όλες τις περιπτώσεις να χαρακτηριστεί ως διάχυση. Ερευνητικό ζήτημα αποτελεί η εκτίμηση των ποσοτικών και γεωμετρικών χαρακτηριστικών όπως και του βαθμού ανάμειξης των διαφορετικών κατηγοριών αστικών χρήσεων γης
ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Μεσόγεια (Αθήνα) Περιοχή Θέρμης-Επανομής (Θεσσαλονίκη) Ρίο (Πάτρα) Γάζι (Ηράκλειο) Περιοχή Πλατύκαμπου-Νίκαιας (Λάρισα) Περιοχή Αγριάς-Πορταριάς (Βόλος)
Μεσόγεια ( Urban Atlas 2006) 38.966 ha (34,6% τεχνητή επιφάνεια) Πληθυσμός (2011): 185.517 (+100%)
Θέρμη-Επανομή ( Urban Atlas 2006) 31.516 ha (20% τεχνητή επιφάνεια) Πληθυσμός (2011): 93.554 (+137%)
Πλατύκαμπος-Νίκαια: (Urban Atlas 2006) 16.461 ha (12,4% τεχνητή επιφάνεια) Πληθυσμός(2011): 8.307 (+24%)
Βάσεις Δεδομένων Database Data source ΕΕΑ (ETRS89, Urban Atlas (UA) LAEA) Imperviousness- Soil Sealing Degree (ISSD) Global Human Settlement Layer (GHSL) ΕΕΑ (ETRS89, LAEA) Joint Research Centre (JRC) (Spherical Mercator (EPSG:3857) Data type / Geopraphical projection Shapefile Raster Raster Spatial resolution /(minimum mapping unit, (MMU) MMU = 0.25 ha for artificial structures 20m / 100m 20m (Approximately) Coverage Dates available 27 EU countries / cities over 100,000 (2006) and 50,000 (2012) 39 countries (28 EU + 11 more) all earth 2006, 2012 Basic Information provided 20 land use categories (26 for 2012) 2006, 2009, 2012 Imperviousness degree (0-100) Built-up areas (0 1975, 1990, 2000, = no built-up 1 = 2014 built-up)
% Χρήσεις γης (UA, 2006)
Αύξηση αστικής γης (GHSL) Αστική Κάλυψη 1990 (ha) Αστική Κάλυψη 2014 (ha) %Αστική Κάλυψη 1990 % Αστική Κάλυψη 2014 Μεταβολή 1990-2014 (ha) %Μεταβο λή 1990-2014 Μεσόγεια 9.527 12.194 17,9% 22,9% 2.667 28,0% Θέρμη-Θερμαϊκός 2.468 3.182 4,7% 6,1% 713 28,9% Πλατύκαμπος- Νίκαια 819 1.080 3,0% 4,0% 261 31,9% Γάζι 621 758 4,4% 5,4% 137 22,0% Ρίο 900 1.067 8,1% 9,6% 166 18,5% Αγριά-Πορταριά 355 435 2,7% 3,3% 80 22,5%
Καμπύλες αδιαπερατότητας
Δείκτης Εύρος τιμών Περιγραφή Number of Patches (NP) NP 1 O αριθμός των διακριτών επιφανειών. Patch Density (PD) PD > 0 Η πυκνότητα των διακριτών επιφανειών, που προκύπτει από την διαίρεση του αριθμού τους με την συνολική τεχνητή/δομημένη επιφάνεια. Edge Density (ED) ED 0 Η πυκνότητα των ορίων των διακριτών επιφανειών, που προκύπτει από την διαίρεση της συνολικής περιμέτρου τους με την συνολική τεχνητή επιφάνεια. Area (AREA) AREA> 0 Η μέση επιφάνεια των διακριτών επιφανειών μίας κατηγορίας. Largest Patch Index (LPI) 0 < LPI 100 Το ποσοστό του αστικού ιστού ή της τεχνητής/ δομημένης επιφάνειας που αντιπροσωπεύει η μεγαλύτερη σε μέγεθος διακριτή επιφάνεια μίας κατηγορίας. Shape Index (SHAPE)* SHAPE > 0 Δείκτης σύγκρισης της περιμέτρου των διακριτών επιφανειών με την ελάχιστη περίμετρο ενός απλού σχήματος, εκφράζει τη γεωμετρική πολυπλοκότητα των ορίων. Radius of Gyration Distribution* (GYRATE) GYRATE 0 Δείκτης μέτρησης της μέσης απόστασης των ψηφίδων μίας διακριτής επιφάνειας από το κέντρο-βάρος του, μεγιστοποιείται σε πολύπλοκα επιμήκη σχήματα.
Δείκτης Εύρος τιμών Περιγραφή Interspersion & Juxtaposition Index (LJI) Shannon's Diversity Index (SHDI) Proximity Index (PROX)* Connectance Index (CONNECT) Euclidean Nearest- Neighbor Distance (ENN)* Contagion (CONTAG) Interspersion & Juxtaposition Index (LJI) 0 < IJI 100 SHDI 0 PROX 0 0 CONNECT 100 ENN > 0 0 < CONTAG 100 0 < IJI 100 Δείκτης μέτρησης των επαφών μεταξύ διακριτών επιφανειών διαφορετικού τύπου, εκφράζει το βαθμό ανάμειξης τους. Δείκτης μέτρησης της ποικιλίας των διαφορετικών κατηγοριών διακριτών επιφανειών, αυξάνεται όταν η σχετική κατανομή τους στο χώρο γίνεται περισσότερο ισοδύναμη. Δείκτης μέτρησης της απόστασης των διακριτών επιφανειών ίδιου τύπου μέσα στα όρια μίας τοπικής γειτονιάς, που ορίζεται με βάση μια συγκεκριμένη ακτίνα, και με στάθμιση ως προς την επιφάνεια. Δείκτης μέτρησης των συνδέσεων (η σύνδεση προσδιορίζεται μέσα από μία ελάχιστη απόσταση) μεταξύ των διακριτών επιφανειών ίδιου τύπου σε σχέση με το θεωρητικό αριθμό αντίστοιχων συνδέσεων, μεγιστοποιείται όταν υπάρχει απόλυτη σύνδεση. Η μέση απόσταση μεταξύ των πλησιέστερων διακριτών επιφανειών ίδιου τύπου, υπολογισμένη μεταξύ των περιμετρικών ορίων τους. Ο δείκτης αναφέρεται σε ψηφίδες (pixels) και μετράει την πιθανότητα γειτονικές ψηφίδες να ανήκουν στην ίδια κατηγορία χρήσεων γης. Δείκτης μέτρησης των επαφών μεταξύ διακριτών επιφανειών διαφορετικού τύπου, εκφράζει το βαθμό ανάμειξης τους.
Αξιολόγηση βαθμού αστικής διάχυσης με χρήση χωρικών δεικτών ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΜΕΓΕΘΟΣ/ ΣΥΝΕΝΩΣΗ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ PATCHES ΣΧΗΜΑ/ΓΕΩ- ΜΕΤΡΙΑ ΧΩΡΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ PD, ED AREA, LPI SHAPE, GYRATE ΓΕΙΤΝΙΑΣΗ / ΔΙΑΣΠΟΡΑ ENN, PROX, CONNECT ΑΝΑΜΕΙΞΗ CONTAG, SHDI, LJI ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΜΟΡΦΗ/ΚΑΤΑΝΟ ΜΗ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΧΡΗΣΕΩΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΑΣΤΙΚΩΝ ΧΡΗΣΕΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΣΥΝΕΝΩΣΗΣ ΟΜΟΙΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΧΡΗΣΕΩΝ * ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΠΟΛΥΠΛΟΚΟ- ΤΗΤΑ ΑΣΤΙΚΩΝ ΧΡΗΣΕΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ ΑΣΤΙΚΩΝ ΧΡΗΣΕΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΝΑΜΕΙΞΗΣ ΑΣΤΙΚΩΝ ΧΡΗΣΕΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΩΣ ΠΡΟΣ ΑΣΤΙΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗ PD, ED >> πιο έντονη περιαστική ανάπτυξη AREA, LPI<< περισσότερο ασυνεχείς, διασπασμένες μορφές ανάπτυξης SHAPE, GYRATE >> Πολύπλοκα/ακ ανόνιστα γεωμετρικά χαρακτηριστικ ά αστικών χρήσεων ENN, PROX>> CONNECT<< διασπορά και ασυνέχεια αστικών χρήσεων CONTAG << SHDI, LJI >> Πιο έντονη ανάμειξη διαφορετικών χρήσεων
Χαρτογραφική διαδικασία συνένωσης όμοιων γειτονικών χρήσεων σε μεγαλύτερα σχήματα _τα διανυσματικά (shapefile) δεδομένα του UA μετατράπηκαν σε ψηφιδωτά (raster) με μέγεθος ψηφίδας ίσο με 10 μ. _το τοπικό οδικό δίκτυο αναταξινομήθηκε στην επικρατέστερη γειτνιάζουσα χρήση _συνένωση περιοχών ίδιας χρήσης που βρίσκονται εκατέρωθεν ενός δρόμου. Η διαδικασία έγινε με χρήση του εργαλείου Shrink του Spatial Analyst του ArcGis, ενώ ως κατώφλι ορίστηκε η 1 ψηφίδα έτσι ώστε δρόμοι μεγαλύτεροι από 20 μ. να συνεχίζουν να διαχωρίζουν τις γειτνιάζουσες χρήσεις.
Αποτελέσματα χωρικών δεικτών σε επίπεδο τοπίου PD ED LPI AREA ENN CONTAG SHAPE* PROX ** CONNECT* * Μεσόγεια Θέρμη-Θερμαϊκός 12.2 86.2 0.8 2.2 126.6 47.1 2.9 53.1 8.4 57.1 0.8 1.9 152.5 56.4 2.2 44.5 0.2 0.3 Πλατύκαμπος- Νίκαια Γάζι Ρίο Αγριά-Πορταριά 2.7 31.5 0.7 3.2 210.0 60.8 2.6 50.1 4.0 40.8 1.7 2.4 255.0 54.8 3.0 33.3 6.7 51.3 1.0 1.9 155.5 46.8 2.2 26.0 6.4 48.4 1.0 1.8 174.7 56.2 2.7 24.3 1.3 1.2 2.0 1.2 **Τα SHAPE, GYRATE υπολογίστηκαν με στάθμιση ως προς την επιφάνεια των διακριτών επιφανειών (AM). **Το PROX υπολογίστηκε με όρια ακτίνας τα 2 χλμ, το CONNECT με όρια τα 200 μ.
Αποτελέσματα χωρικών δεικτών σε επίπεδο κατηγορίας: ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 _PD και ED μεγιστοποιούνται για τις κατηγορίες 2-4 στα Μεσόγεια, για την κατηγορία 1 στην περιοχή Θέρμης- Θερμαϊκού, ενώ για την κατηγορία 5 στο Ρίο. 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 ED1 ED2 ED3 ED4 ED5 _Οι σχετικές τιμές είναι πολύ χαμηλές στην περιοχή της Νίκαιας- Πλατύκαμπου κάτι που φανερώνει ότι ο βαθμός περιαστικής ανάπτυξης είναι χαμηλός.
Αποτελέσματα χωρικών δεικτών σε επίπεδο κατηγορίας: ΜΕΓΕΘΟΣ/ ΣΥΝΕΝΩΣΗ 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 LPI1 LPI2 LPI3 LPI4 LPI5 AREA1 AREA2 AREA3 AREA4 AREA5 _Γενικά παρατηρείται η σχέση AREA1>AREA2>AREA3 με εξαίρεση το Ρίο και το Γάζι, όπου οι οικιστικές περιοχές των κατηγοριών 2,3 είναι περισσότερο οργανωμένες σε ενιαίες ζώνες. _Στο Γάζι παρατηρείται η ιδιαιτερότητα της συνένωσης των επιφανειών χαμηλής-μεσαίας δόμησης (το AREA2 και το LPI2 μεγιστοποιούνται), ενώ η δόμηση χαμηλής πυκνότητας εμφανίζεται διάσπαρτη στο χώρο. _Στην περιοχή Πλατύκαμπου-Νίκαιας οι οικισμοί με μεσαία-υψηλή πυκνότητα εμφανίζονται συμπαγείς (AREA1 >>).
6,0 Αποτελέσματα χωρικών δεικτών σε επίπεδο κατηγορίας: ΣΧΗΜΑ/ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 SHAPE_AM1 SHAPE_AM2 SHAPE_AM3 SHAPE_AM4 SHAPE_AM5 _Οι τιμές των SHAPE και GYRATE είναι ισχυρά συσχετισμένες με αυτές της μέσης επιφάνειας AREA, κάτι που σημαίνει ότι μεγαλύτερες διακριτές επιφάνειες συνήθως εμφανίζουν και πιο πολύπλοκα σχήματα. 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 GYRATE_AM1 GYRATE_AM2 GYRATE_AM3 GYRATE_AM4 GYRATE_AM5 _Το GYRATE4 εμφανίζεται υψηλό στις περιοχές Μεσογείων, Θέρμης- Θερμαϊκού και Πλατύκαμπου-Νίκαιας, όπου οι εμπορικές/βιοτεχνικέςβιομηχανικές χρήσεις σχηματίζουν μεγάλες επιμήκεις ζώνες κατά μήκος των οδικών αξόνων.
1600 1200 800 400 0 Αποτελέσματα χωρικών δεικτών σε επίπεδο κατηγορίας: ΓΕΙΤΝΙΑΣΗ / ΔΙΑΣΠΟΡΑ ENN1 ENN2 ENN3 ENN4 ENN5 _χαμηλές μέσες τιμές ENN σε επίπεδο τοπίου στις περιοχές των Μεσογείων, Θέρμης-Θερμαϊκού και Ρίου, η γειτνίαση των όμοιων χρήσεων είναι μεγαλύτερη, κάτι που επιβεβαιώνεται εν μέρει και από τις αντίστοιχες τιμές ENN σε επίπεδο κατηγορίας (ΕΝΝ1, ΕΝΝ2, ΕΝΝ4, ΕΝΝ5 εμφανίζονται υψηλά στο Γάζι και την Αγριά- Πορταριά). 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 CONNECT1 CONNECT2 CONNECT3 CONNECT4 CONNECT5 _με βάση το δείκτη CONNECT προκύπτει μια διαφορετική εικόνα, καθώς φαίνεται ότι στις μικρότερες πόλεις η συνδεσιμότητα όμοιων κατηγοριών χρήσεων στο τοπικό επίπεδο των 200 μ. είναι μεγαλύτερη, ενώ στα Μεσόγεια και την Θέρμη-Θερμαϊκού η κατανομή των αστικών χρήσεων παρουσιάζεται κατακερματισμένη
100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Αποτελέσματα χωρικών δεικτών σε επίπεδο κατηγορίας: ΑΝΑΜΕΙΞΗ LJI1 LJI2 LJI3 LJI4 LJI5 _Η ανάμειξη των χρήσεων γης αξιολογείται καλύτερα στο επίπεδο των δεικτών τοπίου. _Οι τιμές CONTAG, SHDI φανερώνουν ότι τα Μεσόγεια και το Ρίο εμφανίζουν το μεγαλύτερο βαθμό ανάμειξης διαφορετικών κατηγοριών χρήσεων γης, ενώ η περιοχή με το μεγαλύτερο διαχωρισμό των χρήσεων είναι αυτή του Πλατύκαμπου-Νίκαιας. 70 60 50 40 30 20 10 0 CONTAG ο αστικός ιστός διαχωρίζεται σε 3 ξεχωριστές κατηγορίες: ένας υψηλός βαθμός ανάμειξης μπορεί να οφείλεται και στο γεγονός ότι οικιστικές περιοχές με διαφορετική πυκνότητα δόμησης γειτνιάζουν ή βρίσκονται σε επαφή,
Αξιολόγηση βαθμού αστικής διάχυσης: Μεσόγεια: _η περιοχή των Μεσογείων εμφανίζει στοιχεία αστικής διάχυσης καθώς η κατανομή των αστικών χρήσεων χαρακτηρίζεται από έντονη ανάμειξη, διασπορά το χώρο και πολύπλοκη γεωμετρία, ενώ η πυκνότητα των διακριτών επιφανειών χαμηλής και μεσαίας πυκνότητας είναι μεγάλη Περιοχή Θέρμης-Θερμαϊκού : _η αστική ανάπτυξη εμφανίζεται συγκεντρωμένη γύρω από προϋφιστάμενους οικιστικούς πυρήνες _η πυκνότητα του αστικού ιστού είναι μεγαλύτερη, ενώ η ανάμειξη διαφορετικών χρήσεων είναι περιορισμένη Περιοχή Πλατύκαμπου-Νίκαιας: _η δόμηση χαμηλής πυκνότητας περιορίζεται εντός των ορίων των υφιστάμενων οικισμών που διατηρούν τον αγροτικό χαρακτήρα τους _οι εμπορικές/βιοτεχνικές-βιομηχανικές χρήσεις σχηματίζουν γραμμικές ζώνες κατά μήκος οδικών αξόνων. _συμπαγής δομή και διαχωρισμός χρήσεων γης
Αξιολόγηση βαθμού αστικής διάχυσης: Περιοχές Ρίου, Γαζίου και Αγριάς-Πορταριάς: _εμφανίζουν ορισμένα χαρακτηριστικά αστικής διάχυσης, σε περιορισμένο ωστόσο βαθμό _η συνολική αύξηση της δομημένης επιφάνειας στο διάστημα των τελευταίων 25 ετών είναι σχετικά περιορισμένη, της τάξης του 20%. _στο Ρίο αν και υπάρχει σημαντικό ποσοστό δόμησης χαμηλής πυκνότητας, η ανάπτυξη είναι περισσότερο οργανωμένη σε ζώνες, η γεωμετρία των κατανομών είναι πιο απλή και οι εμπορικές/βιοτεχνικές-βιομηχανικές χρήσεις είναι σαφώς διαχωρισμένες από τις οικιστικές περιοχές που αναπτύσσονται γραμμικά κατά μήκος της παράκτιας ζώνης. _στο Γάζι και στην περιοχή Αγριάς-Πορταριάς παρουσιάζονται παρόμοια χαρακτηριστικά με υψηλά ποσοστά δόμησης χαμηλής και μεσαίας πυκνότητας, έντονο βαθμό συνδεσιμότητας σε τοπικό επίπεδο και μικρή ανάμειξη διαφορετικών χρήσεων.
Συμπεράσματα: _ οι χωρικοί δείκτες αποτελούν μία χρήσιμη μέθοδο ανάλυσης των αστικών κατανομών ως προς την πυκνότητα, τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, την κατανομή/διασπορά και την ανάμειξη των χρήσεων γης _τα αποτελέσματα επιτρέπουν τον προσδιορισμό κοινών στοιχείων που χαρακτηρίζουν την ανάπτυξη των αστικών χρήσεων στις υπό μελέτη περιαστικές περιοχές αλλά και την αναγνώριση διαφορετικών τυπολογιών ως προς την αστική δομή. _Η ανάλυση μπορεί να συσχετιστεί σε επόμενο στάδιο με το γενικότερο κοινωνικοοικονομικό πλαίσιο που διαμορφώνει τις αστικές μεταβολές όπως και με το πλαίσιο χωρικού σχεδιασμού.