ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Ερευνητική Μονάδα GIS Marathon Data Systems 22 η Πανελλαδική Συνάντηση Χρηστών GIS Ανάπτυξη Μοντέλου ΓΠΣ για την καλλιέργεια ενεργειακών φυτών και τη χωροθέτηση των μονάδων επεξεργασίας τους Σ. Αλεξανδρή Π. Δήμου Δ. Καλύβας Αθήνα 2014
Εισαγωγή Σκοπός: 1. Αξιολόγηση γαιών μέσα σε περιβάλλον GIS για την εύρεση κατάλληλων περιοχών προς εγκατάσταση καλλιεργειών ηλίανθου. 2. Χωροθέτηση μονάδων επεξεργασίας ηλίανθου. Υλικά και Μέθοδοι: - Χρήση λογισμικού ArcMap. v.10 - Χρήση δεδομένων από το αρχείο της Ερευνητικής Μονάδας GIS και από το http://geodata.gov.gr/geodata/
Αξιολόγηση γαιών Ορισμός: Διαδικασία εκτίμησης της καταλληλότητας ή της συμπεριφοράς της γης όταν χρησιμοποιείται για συγκεκριμένους σκοπούς Ταξινόμηση καταλληλότητας γης: Κλάση πολύ κατάλληλη (High Suitable, S1) Κλάση μετρίως κατάλληλη (Moderately Suitable, S2) Κλάση οριακά κατάλληλη (Marginally Suitable, S3) Κλάση προσωρινά ακατάλληλη (Currently Not Suitable, N1) Κλάση μόνιμα ακατάλληλη (Permanently Not Suitable, N2)
Μέθοδοι Αξιολόγησης Γαιών Μέθοδος Storie: Όπου Α, B, C, D, η βαθμολογία σε κλίμακα 0-100 κάθε μιας εδαφικής ιδιότητας, αριθμητικός χαρακτηρισμός του πίνακα εδαφικών απαιτήσεων. S1: I = 100-75 S2: I= 75-50 S3: I= 50-25 N1: I= 25-15 N2: I= 15-0 (Πηγή: Καλύβας, 2003)
Ενεργειακές Καλλιέργειες Κύριο προϊόν η βιομάζα. Τρόποι εκμετάλλευσης της βιομάζας αφορούν είτε την άμεση καύση της, είτε την παραγωγή υγρών βιολογικών καυσίμων: Βiodiesel Η αιθανόλη ή βιοαιθανόλη Αυξάνουν τα γεωργικά εισοδήματα σε σύγκριση με τις μέχρι τώρα παραδοσιακές καλλιέργειες. Δημιουργούν νέες αγορές για παραγωγή βιοκαυσίμων, θερμότητας και ηλεκτρισμού.
Ο Ηλίανθος Είδος Helianthus annus L. της Οικογένειας Compositae Οι απαιτήσεις ως προς το έδαφος δεν είναι μεγάλες Προϊόντα o Εδάφη ελαφρά, οργανικά με καλή αποστράγγιση o Καλλιέργεια σε αμμώδη, μέσης και αργιλώδους σύστασης o Δεν ανέχεται αλατούχα εδάφη o Ευδοκιμεί σε ph εδάφους 5,7 έως 8 αλλά το άριστο βρίσκεται μεταξύ 6 και 7,2 Δυνατότητα χρησιμοποίησης όλων των μερών του Κύριο προϊόν ο σπόρος (λάδι) Αξιοποίηση ως ενεργειακό φυτό (πηγή βιοκαυσίμων)
Ανάλυση Χωροθέτησης Ορισμός: Διαδικασία κατά την οποία σε κάποιο περιβάλλον εγκαθίστανται κέντρα παροχής υπηρεσιών (εξυπηρέτησης) έτσι ώστε να καλυφθούν οι ανάγκες των χρηστών των κέντρων αυτών (ζήτηση) κατά τον «καλύτερο δυνατό τρόπο» (Κουτσόπουλος, 1990). Οι αποφάσεις χωροθέτησης συνήθως έχουν στρατηγική σημασία, διότι αφενός απαιτούν μεγάλα ποσά κεφαλαίων και αφετέρου τα οικονομικά τους αποτελέσματα είναι μακροπρόθεσμα.
Τα ΓΠΣ ως Συστήματα Λήψης Αποφάσεων Kατανόηση των παραγόντων λήψης αποφάσεων με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο. Η χρήση του ΓΠΣ θα οδηγήσει σε μία καλύτερη απόφαση. Η συμβολή τους στον επιχειρηματικό τομέα είναι καθοριστική. Το 85% των βάσεων δεδομένων περιέχουν ένα είδος γεωγραφικών πληροφοριών. Χρήση Πολυκριτηριακών μεθόδων λήψης αποφάσεων. Μέθοδος ΑΗΡ
Μέθοδος ΑΗΡ Γενική θεωρία μέτρησης. Οργανώνει τα δεδομένα σε συγκεκριμένη ιεραρχία ώστε ο αναλυτής να μπορεί να φθάσει σε μία ορθή λήψη αποφάσεων (Vargas, 1990). Πίνακας συγκρίσεων ανά ζεύγη για την κάλυψη των κριτηρίων και χρήση της κλίμακας του Saaty (βαρύτητα των κριτηρίων) (Saaty, 1980). Χρήση του δείκτη συνέπειας (Saaty, 1980). Το επίπεδο ασυνέπειας στην κρίση του λήπτη απόφασης θα πρέπει να κινείται κάτω από το 10% (CR<10%), σε αντίθετη περίπτωση είναι σκόπιμο να επανεξετάζεται ο πίνακας συγκρίσεων.
Περιοχή Μελέτης Βρίσκεται στο Ν.Καρδίτσας Ο νομός διαθέτει εδάφη κυρίως πεδινά και πλούσια επιφανειακά νερά (ποταμοί Καλέντζης, Πηνειός) Δίκτυο Natura 2000 Αναπτυγμένος ο πρωτογενής και δευτερογενής τομέας
Χωρικά Δεδομένα Πρόβλημα Αξιολόγηση γαιών Δεδομένα (shapefile - ΕΓΣΑ 87) Χαρτογραφικές Εδαφικές Μονάδες Τοπολογία Πολυγωνική Χωροθέτηση Αρχείο Χρήσεων γης (Corine 2000) Αρχείο Οδικού Δικτύου Ελλάδος Αρχείο προστατευόμενων περιοχών Natura Αρχείο ποταμών της Ελλάδας Αρχείο οικισμών περιοχής μελέτης Αρχείο τριγωνομετρικών σημείων Αρχείο ισοϋψών καμπυλών με ισοδιάσταση 20 μ. Πολυγωνική Γραμμική Πολυγωνική Γραμμική Σημειακή Σημειακή Γραμμική
Μεθοδολογία Αξιολόγησης Γαιών Δημιουργία του πίνακα καλλιεργητικών απαιτήσεων του ηλίανθου βάσει του πρότυπου πίνακα FAO Ηλίανθος GIS Επεξεργασίες Δημιουργία δείκτη αξιολόγησης γαιών (Storie) μέσα σε περιβάλλον ArcMap και χαρακτηρισμός της καταλληλότητας των εδαφών Δημιουργία χάρτη βάσει του δείκτη Χαρτοσύνθεση
Μέθοδος Storie: Συμπεράσματα Αξιολόγηση καταλληλότητας εδαφών για την καλλιέργεια ηλίανθου (Μέθοδος Storie) ΥΠΟΜΝΗΜΑ Χαρτογραφικές Εδαφικές Μονάδες Μέθοδος Storie N2 Εδάφη με πολύ μεγάλους περιορισμούς, μόνιμα ακατάλληλα N1 Εδάφη με μεγάλους περιορισμούς, προσωρινά ακατάλληλα 21% 7% 1% 42% N2 N1 S3 Εδάφη λίγο κατάλληλα S2 Εδάφη μετρίως κατάλληλα S1 Εδάφη πολύ κατάλληλα S3 29% S2 S1
Χωροθέτηση Πού θα πραγματοποιηθεί η εγκατάσταση των μονάδων επεξεργασίας ; Βάσει του Ν. 3468/2006 δεν υπάρχουν κριτήρια που να ορίζουν συγκριμένη χωροθέτηση ενός τέτοιου εργοστασίου. Λόγος ; Η μη ύπαρξη αποβλήτων Πρόταση μελέτης: Η δημιουργία μιας καθετοποιημένης μονάδας Η μονάδα και θα επεξεργάζεται την πρώτη ύλη και θα παράγει ενέργεια
Χωροθέτηση Εγκατάστασης εκμετάλλευσης της ενέργειας από βιομάζα ΦΕΚ 2464Β/2008: Άρθρο 18 Κριτήρια Χωροθέτησης Περιοχή Ελάχιστη απόσταση εγκατάστασης Θεσμοθετημένες περιοχές προστασίας της φύσης Natura Περιμετρικά των ορίων των οικισμών Κύριο οδικό δίκτυο Τουριστικές περιοχές Αρδευόμενες περιοχές (θεωρούνται οι αρδευόμενες καλλιέργειες) Μεταλλευτικές εξορυκτικές ζώνες και δραστηριότητες Υδρογραφικό δίκτυο (ποτάμια) Πηγές ύδρευσης Zώνη 2.500 m Zώνη 600 m Zώνη 400 m Zώνη 500 m Zώνη 500 m Zώνη 500 m Zώνη 500 m Zώνη 500 m Κλίσεις εδάφους > 30% Καλλιεργήσιμη γη Αποκλείεται
Μεθοδολογία Χωροθέτησης Καθετοποιημένη μονάδα Πρόταση Μελέτης Νομοθεσία Καθορισμός κριτηρίων Buffer zones Χρήση εργαλείων Union και Erase GIS Επεξεργασίες ΑΗΡ Χρήση του Extension AHP Επιλογή πιθανότερων περιοχών Υπολογισμός Έκτασης Βέλτιστη Επιλογή Συνδυασμός πληροφοριών Αξιολόγηση γαιών Ευκλείδειες αποστάσεις
Μεθοδολογία Για κάθε ένα κριτήριο όπως αυτά ορίστηκαν παραπάνω μέσω του εργαλείου Buffer (Analysis Tools, Proximity) δημιουργήθηκαν διανυσματικά αρχεία που περιείχαν μόνο αυτές τις ζώνες. Για το κριτήριο της κλίσης έπρεπε να πραγματοποιηθεί Reclassify. Οι καλλιεργούμενες περιοχές εξαιρούνται. Χρήση εργαλείου Union (Analysis Tools, Proximity) για τον συνδυασμό όλων των κριτήριων. Με χρήση του εργαλείου Erase (Analysis Tools, Overlay) απομένουν οι κατάλληλες προς χωροθέτηση περιοχές.
Εφαρμογή Μεθόδου ΑΗΡ (1) Προκαταρκτικό στάδιο: Ενοποίηση κάθε κριτηρίου με την περιοχή μελέτης (Analysis Tools, Overlay, Union). Μετατροπή αρχείων σε Raster (Conversion tools, To Raster, Feature to Raster). Χρήση Boolean λογικής (0,1) και Reclassify (Raster Reclass, Reclassify). Κατάλληλη πράξη χωρικής ανάλυσης (Raster Calculator). Χρήση παραγόμενων αρχείων μετά το Reclassify ως αρχεία εισόδου στην εφαρμογή της Μεθόδου ΑΗΡ.
Εφαρμογή Μεθόδου ΑΗΡ (2) Μεθοδολογία: 1. Εγκατάσταση και χρήση του extension του ArcMap AHP ( ext_ahp ) 2. Απόδοση βαθμού σημαντικότητας βάσει της κλίμακας του Saaty από τους Experts στον πίνακα δυαδικών συγκρίσεων Κωδικός Κριτήρια 1 Οικισμοί 2 Πηγές νερού 3 Ποτάμια 4 Καλλιεργούμενες εκτάσεις 5 Αρδευόμενες εκτάσεις 6 Δρόμοι 7 Περιοχές Natura 8 Κλίση 9 Τουριστικές περιοχές 10 Περιοχές εξόρυξης
Περιβάλλον Εργασίας του Extension ΑΗΡ
Εφαρμογή Μεθόδου ΑΗΡ (3) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 3 3 5 5 5 5 7 9 9 2 0,3333 1 2 3 4 5 5 6 7 7 3 0,3333 0,5 1 2 4 4 5 6 6 7 4 0,2 0,3333 0,5 1 2 2 4 4 5 6 5 0,2 0,25 0,25 0,5 1 2 2 3 4 6 6 0,2 0,2 0,25 0,5 0,5 1 2 2 3 5 7 0,2 0,2 0,2 0,25 0,5 0,5 1 2 2 5 8 0,1429 0,1667 0,1667 0,25 0,3333 0,5 0,5 1 2 4 9 0,1111 0,1429 0,1667 0,2 0,25 0,3333 0,5 0,5 1 2 10 0,1111 0,1429 0,1429 0,1667 0,1667 0,2 0,2 0,25 0,5 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Βάρη 0,307 0,2 0,1593 0,0989 0,0695 0,0537 0,0421 0,0318 0,022 0,0157 CR = 0 Ο δείκτης συνέπειας βρέθηκε ίσος με 0 < 0,10, δηλαδή οι τιμές στη σύγκριση ανά ζεύγη είναι συνεπείς
Αποτελέσματα ΑΗΡ Το σημαντικότερο κριτήριο είναι οι οικισμοί Κωδικός Κριτήρια Συμμετοχή στη διαδικασία λήψης αποφάσης 1 Οικισμοί 30,7 % 2 Πηγές νερού 20 % 3 Ποτάμια 15,93 % 4 Καλλιεργούμενες εκτάσεις 9,89 % 5 Αρδευόμενες εκτάσεις 6,95 % 6 Δρόμοι 5,37 % 7 Περιοχές Natura 4,21 % 8 Κλίση 3,18 % 9 Τουριστικές περιοχές 2,2 % 10 Περιοχές εξόρυξης 1,57 %
Τιμή: 1 Τιμή: 0,069549 Κατάλληλες περιοχές Ακατάλληλες περιοχές
Συμπεράσματα Κατάλληλες περιοχές προς χωροθέτηση είναι αρκετά λίγες και συγκεκριμένα 39. Μόλις το 3,94% της περιοχής μελέτης κρίνεται κατάλληλο προς χωροθέτηση ενώ το 96% θεωρείται ακατάλληλο. Ποια περιοχή τελικά θα πρέπει να επιλεγεί; Απαραίτητη η εύρεση έκτασης που πρέπει να καταλαμβάνει η καθετοποιημένη μονάδα. Συνδυασμός πληροφοριών και υπολογισμός ευκλείδειων αποστάσεων.
Έκταση κατάλληλων περιοχών προς χωροθέτηση FID Εργοστασίων Έκταση σε τετρ. μέτρα 37 257200,00000 6 185600,00000 20 143200,00000 4 101600,00000 0 74800,00000 38 73600,00000 31 58000,00000 15 49200,00000 7 34800,00000 9 30400,00000 25 24000,00000 13 21200,00000 34 17600,00000 21 16000,00000 29 16000,00000 26 15200,00000 28 13200,00000 1 12400,00000 35 10000,00000 16 6000,00000 8 5600,00000 Έκταση κατάλληλων περιοχών προς χωροθέτηση FID Εργοστασίων Έκταση σε τετρ. μέτρα 14 4400,00000 5 1600,00000 32 1600,00000 33 1200,00000 10 800,00000 17 800,00000 27 800,00000 30 800,00000 2 400,00000 3 400,00000 11 400,00000 12 400,00000 18 400,00000 19 400,00000 22 400,00000 23 400,00000 24 400,00000 36 400,00000
Υπολογισμός Ευκλείδειων Αποστάσεων Υπολογισμός ευκλείδειων αποστάσεων από όλες τις παραγωγικές περιοχές πλην των Ν2. Χρήση του εργαλείου Euclidean Distance (Spatial Analyst tools, Distance) Οι ευκλείδειες αποστάσεις των 735 περιοχών είναι κατά μέσο όρο 20,2 χιλιόμετρα.
Βέλτιστη περιοχή εγκατάστασης
Δημιουργία Flow Map Σκοπός: Οπτικοποίηση μεταφερόμενων ποσοτήτων βιομάζας από τις περιοχές παραγωγής προς τo εργοστάσιο. Χρήση εργαλείου XY to Line της εργαλειοθήκες Data Management. Θεματικός χάρτης όπου αντιπροσωπεύονται οι ποσότητες βιομάζας με διαφορετικό χρώμα που δείχνει την προέλευση τους.
Ευχαριστώ!