ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗΣ

Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Οικολογίας & Διαχείρισης της Βιοποικιλότητας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗΣ Διδάσκων: Καθηγητής Παναγιώτης Δ. Δημόπουλος Επιμέλεια : Ξυστράκης Φώτιος Πλένιου Μαγδαλινή Νιοτή Φούλα Αγρίνιο 2013

1 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗΣ Χάρτες & κλίμακες 2

1 ΟΡΙΣΜΟΣ, ΣΚΟΠΟΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΕΙΣ ΧΑΡΤΩΝ Από την αρχαιότητα έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες, ώστε η σφαιρική επιφάνεια της Γης να αποδοθεί σε επίπεδο, δηλαδή σε ένα χάρτη. Ο χάρτης είναι λοιπόν η οπτική απεικόνιση μιας συγκεκριμένης περιοχής με ορισμένη κλίμακα. Μπορεί να απεικονίζει την επιφάνεια της γης ή κάποιο τμήμα αυτής, όπως για παράδειγμα ηπείρους, χώρες, νομούς κτλ., ή τμήμα της θάλασσας. Τα στοιχεία που θα πρέπει να περιληφθούν σε έναν ορισμό για τους χάρτες είναι: οι χωρικές πληροφορίες, η γραφική απεικόνιση, η κλίμακα και τα σύμβολα. Οι χάρτες είναι χρήσιμα εργαλεία για τον άνθρωπο για την εύρεση του προσανατολισμού του, για τον εντοπισμό της θέσης του σε μια γεωγραφική περιοχή, αλλά και για επιστημονικούς ή άλλους σκοπούς. Η επιστημονική αποτύπωση και κατασκευή χαρτών ονομάζεται χαρτογραφία και η εργασία αυτή χαρτογράφηση. Ο χάρτης είναι το τελικό προϊόν της τεχνικής αυτής (της χαρτογράφησης), είναι δηλ. η απεικόνιση υπό κλίμακα (σε σμίκρυνση) περιοχών του γεωγραφικού χώρου. Σκοπός ενός χάρτη είναι ανάλογα με το θέμα του να παρουσιάζει τις γεωγραφικές πληροφορίες σε τέτοια μορφή ώστε να είναι ολοκληρωμένος, κάθε απεικονιζόμενο στοιχείο να αναγνωρίζεται, να αξιολογείται και να μετριέται σωστά, έτσι ώστε να είναι δυνατή η μελέτη των απεικονιζόμενων αντικειμένων. Τα επιμέρους σύμβολα που χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση των γεωγραφικών πληροφοριών πάνω σε ένα χάρτη ονομάζονται χαρτογραφικά στοιχεία. Η κατανόηση των χαρτογραφικών στοιχείων είναι απαραίτητη προκειμένου να είναι δυνατή η εύκολη και σωστή χρήση του χάρτη. Οι χάρτες πρέπει να είναι ακριβείς, τα σχήματα και τα στοιχεία τους πρέπει να αντιστοιχούν σε πραγματικά δεδομένα της γήινης επιφάνειας. Η προβολή και το σχήμα των χαρτών πρέπει να πληρούν το σκοπό για τον οποίο κατασκευάστηκαν. Οι χάρτες πρέπει επίσης να είναι συνοπτικοί, να διαβάζονται εύκολα και να είναι κατανοητοί (σωστή επιλογή χρωμάτων, προσεκτικός καθορισμός συμβόλων). Ένας χάρτης στην τελική του μορφή πρέπει να περιέχει απαραίτητα τα εξής: Τίτλο Υπόμνημα Σύμβολο του βορρά Κλίμακα 3

Παραδοσιακά, οι χάρτες διαιρούνται: α) σε τοπογραφικούς: παρέχουν μια γενική εικόνα της επιφάνειας της γης: δρόμοι, ποτάμια, κτίρια, χαρακτήρας της βλάστησης (δάση, θαμνώνες, καλλιέργειες), το ανάγλυφο και τα ονόματα των διαφόρων χαρτογραφημένων αντικειμένων. β) σε θεματικούς χάρτες: απεικονίζουν την εξάπλωση ενός συγκεκριμένου φαινομένου. Για να απεικονίσουμε κατάλληλα αυτή την εξάπλωση, κάθε θεματικός χάρτης χρειάζεται ως βάση τοπογραφικές πληροφορίες, δηλαδή ένα τοπογραφικό υπόβαθρο (τοπογραφικό χάρτη). Η οικολογική χαρτογράφηση αποτελεί μια ιδιαίτερη περίπτωση της θεματικής χαρτογράφησης. Η θεματική χαρτογράφηση ορίζεται ως η διαδικασία αποτύπωσης πάνω σε ένα τοπογραφικό υπόβαθρο της χωρικής πληροφορίας, που σχετίζεται με ένα συγκεκριμένο θέμα και συνδυάζει τη γραφική απεικόνιση της επιφάνειας μιας έκτασης με το συγκεκριμένο τύπο πληροφορίας που την αφορά. Το θέμα μπορεί να είναι το ανάγλυφο (ορεογραφική διαμόρφωση), η υδρογραφία, το υδρολογικό δίκτυο, τα ποτάμια, η κλιματική κατάσταση της περιοχής, οι αστικές περιοχές κ.ά. Η θεματική χαρτογράφηση βρίσκεται στην κορυφή της πυραμίδας της "Επιστήμης της Χαρτογράφησης". Κατά συνέπεια, περιλαμβάνει την τοπογραφική, εδαφολογική, κλιματική-βιοκλιματική, γεωλογική, υδρολογική, κ.ό.κ. χαρτογράφηση, καθώς και την οικολογική χαρτογράφηση. 2 ΟΡΙΣΜΟΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ Η αποτύπωση μιας περιοχής γίνεται με ανάλογη σμίκρυνση, σε καθορισμένη αναλογία που λέγεται κλίμακα χάρτη. Γενικά με τον όρο κλίμακα χάρτη (map scale), χαρακτηρίζεται ο λόγος της επιφάνειας του χάρτη προς την αντίστοιχη επιφάνεια του πραγματικού τμήματος της επιφάνειας της γης που αποτυπώνει ο χάρτης. Η κλίμακα μπορεί να εκφραστεί είτε ως κλάσμα (κλασματική), είτε ως ευθεία γραμμή με ανάλογες υποδιαιρέσεις (γραμμική). Για παράδειγμα, η κλίμακα ενός τοπογραφικού χάρτη 1:50.000 σημαίνει απ οποιαδήποτε μονάδα μήκους πάνω στο χάρτη (π.χ. χιλιοστό ή εκατοστό) αντιστοιχεί στην πραγματικότητα σε 50.000 φορές την ίδια μονάδα πάνω στο απεικονιζόμενο έδαφος. Δηλ. 1cm πάνω σε χάρτη κλίμακας 1:50000 αντιστοιχεί σε 50.000 cm = 500 m στο έδαφος. Στους διάφορους τύπους χαρτών περιλαμβάνονται όλα εκείνα τα στοιχεία που βοηθούν το χρήστη να βρει τα απαραίτητα δεδομένα. Η σχέση μεταξύ της κλίμακας, της απόστασης στο χάρτη και της απόστασης στο έδαφος δίνεται από τον τύπο: Όπου, Κ: κλίμακα του χάρτη 1 = 4

μ: απόσταση στο χάρτη ή γραφικό μήκος Μ: πραγματική απόσταση ή φυσικό μήκος Ανάλογα με την κλίμακα τους οι χάρτες διακρίνονται στις εξής κατηγοριες: α) Χάρτες μεγάλης κλίμακας: οι χάρτες με κλίμακα 1:10.000 β) Χάρτες μεσαίας κλίμακας: οι χάρτες με κλίμακα 1:10.000 έως 1:300.000 γ) Χάρτες μικρής κλίμακας: οι χάρτες με κλίμακα 1:300.000. Μία κλίμακα χαρακτηρίζεται μικρή, όταν η τιμή του παρονομαστή του κλάσματος είναι μεγάλη, ενώ αντίστοιχα μια κλίμακα χαρακτηρίζεται μεγάλη όταν συμβαίνει το αντίθετο. Όσο μεγαλύτερη είναι η κλίμακα ενός χάρτη τόσο μεγαλύτερη λεπτομέρεια περιέχει ο χάρτης. 3 ΟΡΙΣΜΟΣ ΙΣΟΥΨΩΝ ΚΑΜΠΥΛΩΝ Στους χάρτες, η αναπαράσταση του αναγλύφου γίνεται με τη βοήθεια ισοϋψών καμπυλών. Η ισοϋψής καμπύλη είναι μια νοητή γραμμή που περνά από όλα τα σημεία που έχουν το ίδιο υψόμετρο. Ισοδιάσταση είναι η υψομετρική διαφορά που δημιουργείται ανάμεσα σε δύο διαδοχικές ισοϋψείς καμπύλες. Η ισοδιάσταση είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά ενός χάρτη που συνήθως συνδυάζεται με την κλίμακά του. Έτσι, οι χάρτες κλίμακας 1:250.000 έχουν ισοδιάσταση 100 μ., στην κλίμακα 1:100.000 η ισοδιάσταση είναι 40 μ., στην κλίμακα 1:50.000 η ισοδιάσταση συνήθως είναι 20 μ. με βοηθητικές καμπύλες ανά 10 μ. στις ομαλές θέσεις, στην κλίμακα 1:25.000 η ισοδιάσταση είναι 10 μ. και στην κλίμακα 1:5.000 χρησιμοποιείται η ισοδιάσταση των 4 μ. Επισημαίνεται ότι, για την αναγνώριση των μορφολογικών χαρακτηριστικών ενός τοπίου με βάση τις ισοϋψείς καμπύλες απαιτείται κάποια εξάσκηση. Υπάρχουν όμως κάποιοι κανόνες που μπορούν να βοηθήσουν: Όσο πιο κοντά είναι η μία με την άλλη ισοϋψή, τόσο πιο απότομη είναι η μορφολογία του εδάφους, Κλειστές και ομόκεντρες ισοϋψείς υποδηλώνουν κορυφή, Όταν οι ισοϋψείς είναι αραιές προς την κορυφή, τότε αυτή είναι επίπεδη, Όταν οι ισοϋψείς είναι πυκνές κάτω στην περιφέρεια και αραιώνουν προς την κορυφή η πλαγιά είναι κυρτή. Το βασικότερο που πρέπει να γνωρίζουμε είναι ότι όσο πιο πυκνές είναι οι ισοϋψείς καμπύλες, τόσο μεγαλύτερη είναι η κλίση της πλαγιάς. 4 Η ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΧΑΡΤΩΝ Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Geographic Information Systems - G.I.S.) αποτελούν ένα ολοκληρωμένο σύστημα συλλογής, αποθήκευσης, διαχείρισης, ανάλυσης και απεικόνισης πληροφοριών σχετικών με ζητήματα γεωγραφικής φύσης. Η τεχνολογία των ΓΣΠ παρουσιάζει τους 5

παραδοσιακούς, αναλογικούς χάρτες σε ψηφιακή μορφή με τη βοήθεια λογισμικών όπως είναι το Arc GIS. Εικόνα 1. Το περιβάλλον εργασίας του λογισμικού ArcGIS. 5 ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΧΑΡΤΕΣ Ο όρος εισήχθη στη βιβλιογραφία για να περιγράψει τους χάρτες που παράγονται στην οθόνη του υπολογιστή (Moellering, 1984). Η κύρια διαφορά έχει να κάνει με την πρόσβαση σε μια ψηφιακή βάση δεδομένων που διαχειρίζεται χωρικά και άλλα δεδομένα και δημιουργεί τις προϋποθέσεις για μια διαδραστική, δυναμική δομή. Η χρήση των ηλεκτρονικών μέσων για την παραγωγή και την προβολή χαρτών, προσφέρει επίσης καινούργιες δυνατότητες, οι οποίες μπορούν να ενσωματωθούν σε ένα χάρτη, όπως οι τρισδιάστατες αναπαραστάσεις. Οι ψηφιακοί χάρτες που δημιουργούνται στον Η/Υ, απαιτούν την ύπαρξη σύνθετων βάσεων δεδομένων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και έτσι συνδυάζουν τα γεωγραφικά στοιχεία με δεδομένα που αφορούν ιδιότητες, περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά και φαινόμενα. Όλα αυτά οργανώνονται με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατό να ανανεώνονται και να τροποποιούνται, καθώς και να είναι εύκολη η πρόσβαση και εμφάνιση όποιου συνδυασμού πληροφοριών επιθυμεί ο χρήστης. Έτσι, οι ψηφιακοί χάρτες μπορούν να θεωρηθούν ως ψηφιακές αναπαραστάσεις χωρικών και άλλων δεδομένων, οι οποίες σε συνδυασμό με το κατάλληλο λογισμικό παράγουν μια απεικόνιση της πραγματικότητας ανάλογα με τα ενδιαφέροντα του χρήστη. Τα χωρικά δεδομένα μπορούν να συλλεχθούν είτε από άμεσες μετρήσεις στο πεδίο, είτε μπορούν να αποκτηθούν με τη βοήθεια τηλεπισκοπικών μεθόδων (π.χ. δορυφορικές 6

εικόνες). Οι διαφορετικοί αυτοί τύποι δεδομένων μπορούν να συνδυαστούν και να διαχειριστούν ενιαία στις βάσεις δεδομένων οι οποίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. 6 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ Οι συντεταγμένες είναι η μαθηματική έκφραση της θέσης ενός σημείου στο χώρο. Ένα σύστημα συντεταγμένων είναι μια απεικόνιση, όπου κάθε σημείο ενός συγκεκριμένου χώρου αντιστοιχεί σε πραγματικούς αριθμούς. Για την περιγραφή της θέσης ενός σημείου με συντεταγμένες είναι απαραίτητη προϋπόθεση ο ορισμός ενός συστήματος αναφοράς. Ένα σύστημα αναφοράς ορίζεται από ένα σημείο που είναι η αρχή του συστήματος, από έναν ή περισσότερους άξονες, οι οποίοι διέρχονται από το σημείο της αρχής και από την αντίστοιχη μονάδα μέτρησης κατά μήκος κάθε άξονα. Ανάλογα με τις διαστάσεις του χώρου που αντιπροσωπεύουν τα συστήματα αναφοράς διακρίνονται σε μονοδιάστατα, δισδιάστατα, τρισδιάστατα ή πολυδιάστατα. Μερικά από τα πιο διαδεδομένα συστήματα συντεταγμένων είναι : Latitude and Longitude ( Lat/Long) Universal Transverse Mercator ( UTM) Ordnance Survey of Great Britain (OSGB) Universal Polar Stereographic (UPS) Military Grid Reference System (MGRS) Trimble Atlas Κάθε πληροφορία που πρόκειται να παρουσιαστεί σε ένα χάρτη είναι «συνδεδεμένη» με ένα σημείο ή κάποια θέση της επιφάνειας της γης. Υπάρχουν κυρίως δύο συστήματα συντεταγμένων που χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν μια τοποθεσία: το σφαιρικό και το καρτεσιανό. Το σύστημα σφαιρικών συντεταγμένων, περιλαμβάνει τιμές που είναι ευρέως γνωστές ως γεωγραφικό μήκος και πλάτος. Το σύστημα Καρτεσιανών συντεταγμένων αντίθετα, στηρίζεται σε μαθηματικές προβολές στο χάρτη, με τις οποίες γίνεται η μετατροπή και απεικόνιση της καμπυλωτής επιφάνειας της γης σε ένα επίπεδο. Για την αναπαράσταση της γήινης επιφάνειας χρησιμοποιούμε ένα Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (Datum) που αποτελείται από καρτεσιανούς άξονες (τέμνονται σε ορθή γωνία) x, y, z με κοινή αρχή, το οποίο απέχει συγκεκριμένη απόσταση από το κέντρο μάζας της γης και ορίζεται ως ένα σύνολο σημείων της γης με σταθερές συντεταγμένες. 7

Εικόνα 2: Η εγκάρσια Μερκατορική προβολή ελαττώνει τις παραμορφώσεις που προκαλούνται από τη μετατροπή μιας σφαιρικής επιφάνειας σε επίπεδη. Για να επιτευχθεί η απεικόνιση ή η προβολή ενός σημείου της γης στο επίπεδο του χάρτη πρέπει να μετασχηματίσουμε το γεωγραφικό πλάτος και μήκος σε x και y συντεταγμένες ενός καρτεσιανού συστήματος αναφοράς. Το γεωδαιτικό σύστημα συντεταγμένων που χρησιμοποιείται στην Ελλάδα προτάθηκε το 1987 και ονομάζεται ΕΓΣΑ87. Ο προσδιορισμός της θέσης ενός σημείου εντοπίζεται με τη βοήθεια του GPS (Global Positioning System). Το GPS, είναι ένα παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης, που με τη βοήθεια δεκτών παρέχουν ακριβείς πληροφορίες για τη θέση ενός σημείου, όπως υψόμετρο, ταχύτητα, κατεύθυνση κίνησης. Οι πληροφορίες αυτές μπορούν να απεικονιστούν γραφικά με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού χαρτογράφησης. Εικόνα 3: Κάθε μονάδα GPS αποτελεί δέκτη σημάτων από τουλάχιστον τρεις δορυφόρους (αριστερά) από αυτούς που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη γη (δεξιά) και με τη βοήθεια των σημάτων αυτών υπολογίζει τη γεωγραφική θέση που βρίσκεται. Οι βασικές λειτουργίες που μπορούν να εκτελεστούν από μία συσκευή GPS είναι ο προσδιορισμός της θέσης μας πάνω στη γη (συντεταγμένες), η τοποθέτηση στη μνήμη της συσκευής κάποιων συντεταγμένων και δεδομένων μιας κίνησης. 8

7 NATURA 2000 CORINE LAND COVER Το Natura 2000 είναι ένα ευρωπαϊκό οικολογικό δίκτυο περιοχών που έχει ως στόχο την προστασία και διατήρηση ειδών (φυτικών και ζωικών) και τύπων οικοτόπων Ευρωπαϊκού ενδιαφέροντος. Το δίκτυο Natura 2000 αποτελείται από φυσικούς τύπους οικοτόπων και οικοτόπους ειδών που είναι σημαντικοί σε Ευρωπαϊκό επίπεδο για τη φύση και τη βιοποικιλότητά τους. Στις περιοχές αυτές πρέπει να εφαρμόζονται μέτρα διαχείρισης και να αποφεύγεται η υποβάθμισή τους. Στην Ελλάδα έχουν χαρακτηριστεί 296 περιοχές που πληρούν τα κριτήρια της παρουσίας τύπων οικοτόπων και οικοτόπων ειδών της Οδηγίας 92/43/ΕΚ. Στο πλαίσιο του προγράμματος CORINE (CO-ordination of Information on the Environment), που εποπτεύεται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, κατασκευάστηκαν δεδομένα κάλυψης εδάφους για το σύνολο του ελληνικού χώρου και για τις χρονολογίες 1990 και 2000. Έτσι είναι εφικτός ένας συνολικός απολογισμός για τις αλλαγές κάλυψης γης στη διάρκεια της δεκαετίας αυτής και με βάση τα συγκεκριμένα δεδομένα. Το Corine Land Cover έχει ως στόχο τη συγκέντρωση πληροφοριών σε περιοχές υψηλής σημασίας. Το Corine Land Cover χωρίζεται σε τρία επίπεδα και διακρίνει την επιφάνεια της γης σε 44 κατηγορίες. 9

8 ΑΣΚΗΣΗ I. Δίνεται ένας τοπογραφικός χάρτης (1:50000) και δυο θεματικοί χάρτες: Ένας γεωλογικός (1:50000) και Ένας ορθοφωτοχάρτης (1:20000) Έχει οριοθετηθεί μια επιφάνεια πάνω στον τοπογραφικό χάρτη: 1 Οριοθετήστε την ίδια περιοχή πάνω στον ορθοφωτοχάρτη και στο γεωλογικό χάρτη 2 α) κάνετε αναλυτική περιγραφή όλων των τοπογραφικών στοιχείων που περιλαμβάνονται στην οριοθετημένη επιφάνεια, β) αντιστοιχίστε τα τοπογραφικά στοιχεία με τα στοιχεία των θεματικών χαρτών (γεωλογικός, ορθοφωτοχάρτης), γ) κάνετε ένα συγκριτικό πίνακα. α/α Τοπογραφικός Γεωλογικός Ορθοφωτοχάρτης 1 2 3 4 5 6 7 8 3 Μετρήστε την κλίση των πλαγιών στο ευθύγραμμο τμήμα που σημειώνεται για κάθε τμήμα της ισοδιάστασης και δώστε την έκθεση της πλαγιάς. π.χ. 160m 180m κλίση %; 200m κλίση %; II. Τι κλίμακα θα χρησιμοποιούσατε εάν θέλατε να αποτυπώσετε σε ένα χάρτη με μεγάλη λεπτομέρεια τη φυσική βλάστηση και τις χρήσεις γης μιας μεγάλης περιοχής (50.000 ha) που θα είχε επιστημονικό ενδιαφέρον; ΙΙΙ. Τι κλίμακα θα χρησιμοποιούσατε εάν θέλατε να αποτυπώσετε σε ένα χάρτη με μικρή λεπτομέρεια τη φυσική βλάστηση και τις χρήσεις γης μιας μικρής περιοχής (1000 ha) που θα είχε επιστημονικό ενδιαφέρον; 10