ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 9 ο Χωρικές λειτουργίες με ψηφιδωτά και διανυσματικά αρχεία Σε αυτό το εργαστήριο, θα ασχοληθούμε με χωρικές λειτουργίες βασιζόμενοι κυρίως σε ψηφιδωτά αρχεία. Μετά τις εκτεταμένες πυρκαγιές στην Ηλεία το 2007 και επειδή είναι αδύνατο να μελετήσουμε σε όλες τις περιοχές το βαθμό φυσικής αναγέννησης των καμένων δασών, θέλουμε να δημιουργήσουμε έναν χάρτη καταλληλότητας που θα απεικονίζει το βαθμό αναγέννησης. Τα βασικά αρχεία που θα χρειαστούμε για να δημιουργήσουμε αυτό το χάρτη είναι το θεματικό αρχείο με τη βλάστηση πριν καεί, τη γεωλογία του εδάφους, και το ψηφιακό μοντέλο εδάφους της περιοχής (από όπου θα χρειαστούμε το υψόμετρο και τις κλίσεις). Αν δούμε αυτά τα τέσσερα κριτήρια θα παρατηρήσουμε ότι υπάρχει ένα πρόβλημα σε σχέση με τις τιμές που παίρνει κάθε από αυτά. Κριτήριο Μονάδα μέτρησης Βλάστηση Ηλικία (χρόνια) Γεωλογία Κατηγορίες πετρώματος Κλίσεις Επί τις εκατό (%) Υψόμετρο Μέτρα (m) Πως μπορούμε να τα συνθέσουμε μαζί; Η λύση σε μια πολυκριτηριακή ανάλυση είναι η βαθμονόμηση των κριτηρίων σε μια ενιαία κλίμακα μέτρησης καταλληλότητας. Για την συγκεκριμένη εργαστηριακή άσκηση η βαθμονόμηση κάθε κριτηρίου θα είναι σε κλίμακα 0-255. ΑΡΧΙΚΑ ΟΛΑ ΤΑ ΑΡΧΕΙΑ ΘΑ ΤΑ ΣΩΖΟΥΜΕ ΣΕ ΜΙΑ ΝΕΑ ΓΕΩΒΑΣΗ, που θα την ονομάσουμε anagennisi_model, οπότε αρχικά ξεκινήστε από εδώ. 9.1 Κριτήριο 1: Βλάστηση Ας αρχίσουμε από τη βλάστηση. Ανοίγουμε τα αρχεία: Add Data > GIS_TRAINING > A_DATA > Vegetation.shp Μελετάμε λίγο το αρχείο και τα πεδία του πίνακα που το συνοδεύουν. Τα πολύγωνα είναι η καμένη δασική έκταση στην Ηλεία το 2007 και περιγράφουν την ηλικία και δομή του πευκοδάσους πριν την πυρκαγιά. Κατά την ψηφιοποίηση τους πάρθηκαν υπόψη τέσσερα συνδυαστικά κριτήρια: Η ηλικία (AGE) είναι σε 3 κλάσεις (1,2,3), υπάρχει πεδίο για το ποσοστό % του ώριμου πευκοδάσους (PERC_MATUR), ποσοστό % για την παρουσία του άκαυτου δάσους (μετά την πυρκαγιά) (PERC_UNB) και για την συγκόμωση του δάσους σε 3 κλάσεις (1,2,3). Τα άλλα πεδία είναι επιπρόσθετα ή δημιουργήθηκαν με επεξεργασίες των τεσσάρων αρχικών. 71 Page
Η μετατροπή του πολυσύνθετου αρχείου της βλάστησης σε ενιαία βαθμονόμηση, βασίστηκε σε μετατροπή αυτών των κριτηρίων δομής και ηλικίας του δάσους, σε μια ενιαία κλίμακα από το 1 ως το 23, όπου 1 = ηλικία δάσους 1 (νεαρό), με 0 % παρουσία ώριμου δάσους και 0% συγκόμωση και 23 = ώριμο πευκοδάσος και πυκνή συγκόμωση. Αναλυτικά για τη μεθοδολογία και τα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου μπορείτε να δείτε στο http://envi.teiion.gr/gr/bibliografia-ilektronika-biblia.html Εδώ έχουμε έτοιμη την ταξινόμηση και βρίσκεται στο πεδίο NEWCATEGOR του αρχείου βλάστησης. 9.1.1 Κριτήριο 1: Βαθμονόμηση-Μετασχηματισμός βλάστησης σε κλίμακα 0-255 Αρχικά μετατρέπουμε το πεδίο NEWCATEGORY σε ψηφιδωτό και το σώζουμε στη γεωβάση μας. Από το εργαλείο Feature to Raster : Input feature : Vegetation Field : NEWCATEGORY Output cell size : 90 Output raster : vegetation OK Στην συνέχεια θα κάνουμε επαναταξινόμηση με την βοήθεια του χωρικού αναλυτή. Spatial Analyst Στο εργαλείο Reclassify Input raster : vegetation Reclass field : VALUE Classify Method : Equal Interval Classes : 255 OK και το σώζουμε στη γεωβάση ως veget_255 72 Page
9.2 Κριτήριο 2: Γεωλογία (Βαθμονόμηση-Μετασχηματισμός γεωλογίας σε κλίμακα 0-255) Φορτώστε τη γεωλογία της περιοχής και ανοίξτε τον πίνακα δεδομένων. Στο πεδίο Dason υπάρχουν πέντε κατηγορίες πετρωμάτων. Σε καθένα από αυτά θα του δώσουμε μια τιμή καταλληλότητας για αναγέννηση (με βάση γνώση ειδικών) ως ALOYVIAKA = 255, ASVESTOLITHOI = 100, FLISCHIS = 130, TRITOGENI = 180 Για να γίνει αυτό θα πρέπει να δημιουργήσουμε ένα νέο πεδίο. Κάντε εξαγωγή το αρχείο της γεωλογίας στη γεωβάση σας και προσθέστε ένα νέο πεδίο με όνομα Geol_code και τύπο μικρού ακέραιου αριθμού. Αν το έχετε κάνει σωστά, θα έχετε ένα νέο πεδίο με τέσσερις αριθμητικές τιμές. Αφού ελέγξετε ότι είναι σωστά όλα, αποκόψτε το αρχείο της γεωλογίας στο όριο της βλάστησης (Το εργαλείο αποκοπής το ξέρετε καλά - πολύγωνο με πολύγωνο). Μετατρέψτε το αρχείο σε ψηφιδωτό με βάση τις αριθμητικές τιμές καταλληλότητας. Σώστε το τελικό ψηφιδωτό αρχείο αυτό στη γεωβάση σας ως geol_255. 73 Page
9.3 Κριτήριο 3: Κλίσεις (Βαθμονόμηση-Μετασχηματισμός κλίσεων σε κλίμακα 0-255) Τα άλλα δύο κριτήρια έχουν σχέση με υψομετρικά δεδομένα και θα χρειαστούμε το ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Από το αρχείο: DEM_GR_erdas_format_90m > dem90m_greece.img φορτώνουμε το DEM της Ελλάδος και το αποκόπτουμε στο όριο της βλάστησης με το εργαλείο Extract by mask. Δημιουργούμε αρχείο κλίσεων με βάση το % Το αρχείο αυτό θέλουμε να το βαθμονομήσουμε σε κλίμακα 0-255. ΑΛΛΑ ΠΡΟΣΟΧΗ, στην ανάποδη κλίμακα. Δηλαδή οι περιοχές με μικρές κλίσεις να πάρουν μεγαλύτερο βαθμό καταλληλότητας και οι απότομες κλίσεις το μικρότερο. Οπότε με βάση το ίδιο εργαλείο (reclassify) στο τέλος επιλέγουμε το Reverse New Values για να αντιστρέψει την αντιμετάθεση. και το αρχείο το σώζουμε στην γεωβάση μας ως slope_255. 74 Page
9.4 Κριτήριο 4: Υψόμετρα (Βαθμονόμηση-Μετασχηματισμός υψομέτρων σε κλίμακα 0-255) Από το αρχείο DEM που είχαμε αποκόψει προηγουμένως, μετασχηματίζουμε τα υψόμετρα σε κλίμακα 0-255, με αυξητική γραμμική σχέση και το σώζουμε στη γεωβάση μας ως dem_255. Τώρα πρέπει να έχουμε τέσσερα ψηφιδωτά αρχεία (βλάστηση, γεωλογία, κλίσεις και υψόμετρα) σε κλίμακα 0-255 9.5 Ένωση κριτηρίων Τι έχουμε κάνει μέχρι τώρα; Έχουμε βαθμονομήσει τα τέσσερα θεματικά αρχεία μας στην ίδια κλίμακα 0 255, όπου 0 το χειρότερο και 255 το καλύτερο. Στο ένα χρειάστηκε να γίνει μια αρχική ταξινόμηση (βλάστηση), σε άλλο (γεωλογία) να μπουν οι τιμές μηχανικά, στην κλίση να αντιστρέψουμε την κλίμακα και στα υψόμετρα να το αφήσουμε όπως είναι (δηλαδή μεγαλύτερα υψόμετρα πιο κατάλληλα για αναγέννηση). Στο παράδειγμα μας, θεωρήσαμε ότι οι αλλαγές συμβαίνουν αυξητικά γραμμικά (αν και δεν συμβαίνει συχνά αυτό στη φύση), για να είναι ευκολότερη η άσκηση. Η ένωση γίνεται δίνοντας σχετικά βάρη σε κάθε κριτήριο με βάση την κλίμακα 0-1. ΑΛΛΑ το σύνολο των σχετικών βαρών πρέπει να ισούται με την μονάδα. Υπάρχουν πολλοί τρόποι να προσδιοριστούν τα σχετικά βάρη, αλλά στο δικό μας παράδειγμα θα χρησιμοποιήσουμε τα παρακάτω (που υποδηλώνουν τη σχετική σημασία τους για την φυσική αναγέννηση): Βλάστηση Γεωλογία Κλίσεις Υψόμετρο 0,6 0.2 0,1 0,1 9.5.1. Ανοίγουμε τον Raster Calculator και διαμορφώνουμε την αντίστοιχη φόρμουλα (βλάστηση Χ 0,6) + (γεωλογία Χ 0,2) + (Κλίσεις Χ 0,1) + (Υψόμετρο Χ 0,1) και έχετε το τελικό μοντέλο πρόβλεψης της αναγέννησης, σε κλίμακα 0-255. 75 Page