ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΩΝ Δ. ΚΙΤΣΙΟΥ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΜΥΤΙΛΗΝΗ
TI EINAI TO Γ.Σ.Π.? Ένα σύστημα για τη συλλογή, την αποθήκευση, τον έλεγχο, τη διαχείριση την ανάλυση και την οπτικοποίηση δεδομένων προσδιορισμένων χωρικά στην επιφάνεια της Γης. Εργαλείο για τη διαχείριση και ανάλυση δεδομένων αναφορικά με το ΠΟΥ βρίσκονται και με το ΤΙ χαρακτηριστικά έχουν, ώστε να είναι δυνατή η επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων / ερωτημάτων που έχουν τεθεί. Χωρική Βάση Δεδομένων με δυνατότητα επεξεργασίας και ανάλυσης της χωρικής πληροφορίας και οπτικοποίησης των αποτελεσμάτων σε χάρτες, διαγράμματα κλπ.
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΝΟΣ Γ.Σ.Π. Δεδομένα Ο συνδυασμός δεδομένων από διάφορες πηγές επιτρέπει στο χρήστη να θέσει μοναδικά ερωτήματα στο χώρο ΓΣΠ Χρήστης/Σύστημα Οι χρήστες πρέπει να έχουν πλήρως κατανοήσει τόσο τα δεδομένα όσο και το software, ώστε να είναι ικανοί να θέσουν ουσιαστικά ερωτήματα και να διαχειρισθούν κατάλληλα τη χωρική πληροφορία για την επίλυση κάποιου προβλήματος Software/Hardware Διευκολύνουν την ανάλυση παρέχοντας τα μέσα για την αποθήκευση των δεδομένων και τη διαχείριση της βάσης δεδομένων
ΔΕΔΟΜΕΝΑ Χωρικά Δεδομένα ή Γεωγραφικά Δεδομένα (Spatial Data) Περιγραφικά Δεδομένα (Attribute Data) Με συγκεκριμένη θέση / συντεταγμένες πάνω στην επιφάνεια της γης Η πληροφορία που συνδέεται με τα χωρικά δεδομένα και τα περιγράφει Χαρτογραφικά επίπεδα (Data Layers) Το αποτέλεσμα της σύνθεσης χωρικών και περιγραφικών δεδομένων Τοπολογία Πώς τα γεωγραφικά δεδομένα συνδέονται μεταξύ τους και πού βρίσκεται το ένα σε σχέση με το άλλο
ΜΟΝΤΕΛΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ Αναφέρονται στον τρόπο με τον οποίο συνδέονται η χωρική και η περιγραφική πληροφορία Διανυσματικό μοντέλο (Vector) Οι βασικές λογικές μονάδες σε ένα διανυσματικό μοντέλο είναι: σημεία, γραμμές, πολύγωνα Ψηφιδωτό μοντέλο (Raster / Κάναβος) O 0O O 2 1 1 1 O 2 1 1 1 O O 2 1 1 11 1 1 O 1 Διαίρεση της περιοχής ενδιαφέροντος σε μία σειρά χωρικών ενοτήτων / ψηφίδων (cells). Σε κάθε ψηφίδα αποθηκεύεται ΜΟΝΟ ΜΙΑ ΤΙΜΗ. O O O 2 1 1 1 O 2 1 1 1 1 O O 2 1 1 1 1 1 1 O 1 0 : WATER 1 : HIGHLAND 2 : WETLAND
TI ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΕΧΕΙ ΕΝΑ Γ.Σ.Π.? Α. Βοηθά να απαντηθούν ερωτήματα όπως: Πού είναι? (π.χ. μια πηγή πόσιμου νερού) Τι άλλο βρίσκεται σε κοντινή απόσταση? Πού συναντάται η υψηλότερη συγκέντρωση της Χ παραμέτρου? Β. Χωρική Ανάλυση των δεδομένων Συνδυασμός χαρτογραφικών επιπέδων (ΥΠΕΡΘΕΣΗ) Εφαρμογή μεθόδων χωρικής και στατιστικής ανάλυσης Γ. Απεικόνιση των αποτελεσμάτων Χάρτες Διαγράμματα
Υδρογραφικό δίκτυο Λεκάνη απορροής και υπο-λεκάνες απορροής
ΓΣΠ: ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ Μετρήσεις Συλλογή Πληροφορίας Οργάνωση Ανάλυση Μοντελοποίηση ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχεδιασμός Διαχείριση Δράση Ολιστική προσέγγιση Κατανοητή Συστηματική Αναλυτική Οπτικοποίηση
ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1 ΠΗΓΕΣ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗ Ν. ΛΕΣΒΟ Α. Ανάπτυξη χωρικής Βάσης Δεδομένων (ΓΣΠ) Χωρική πληροφορία Πηγές πόσιμου νερού (VECTOR-ΣΗΜΕΙΑ) Γεωλογικός χάρτης της Ν. Λέσβου (VECTOR- ΠΟΛΥΓΩΝΑ) Ορογραφία (ΚΑΝΑΒΟΣ) Υδρογραφικό Δίκτυο (VECTOR-ΓΡΑΜΜΕΣ) Περιγραφική πληροφορία Μετρούμενες παράμετροι ποιότητας νερού Β. Ανάπτυξη Θεματικών Χαρτών
Εφαρμογή 2 Εκτίμηση ποιότητας νερού στην παράκτια περιοχή του Στενού της Μυτιλήνης Δείκτης: o Συγκέντρωση Chlorophyll a (mg/m 3 )
Μεθοδολογία I. Δειγματοληψία πεδίου II. Ανάπτυξη χωρικής βάσης δεδομένων (Γ.Σ.Π.) III. Χωρική ανάλυση Εφαρμογή μεθόδων παρεμβολής Ανάπτυξη θεματικών χαρτών IV. Γεωστατιστική Ανάλυση Ανάπτυξη Βαριογραμμάτων
I. Συλλογή δεδομένων Δειγματοληψία Ιούλιος 2008. Δείγματα νερού συλλέχθηκαν από σταθμούς δειγματοληψίας καλύπτοντας μια περιοχή περίπου 129 km 2
Σταθμοί δειγματοληψίας και βαθυμετρία της περιοχής μελέτης
IIα. Χωρική Ανάλυση Μέθοδος παρεμβολής Αντιστρόφου Βαρύνουσας Απόστασης Κατά τον υπολογισμό της τιμής μιας παραμέτρου σε μία συγκεκριμένη θέση στο χώρο, μεγαλύτερο βάρος δίνεται στις τιμές της παραμέτρου που έχουν μετρηθεί σε γειτονικά σημεία. f ( x, y) n i= 1 = n w( d i= 1 i w( d όπου: f(x, y) : η εκτιμούμενη τιμή της παραμέτρου στο σημείο (x, y) w(d i ) : η συνάρτηση βάρους (1/d r ) z i : η τιμή της παραμέτρου που έχει μετρηθεί στο σημείο i d i : η απόσταση του σημείου i από το σημείο (x, y) και n : ο αριθμός των γειτονικών τιμών (γειτόνων) που λαμβάνονται υπόψη για την εκτίμηση της τιμής της παραμέτρου στο σημείο (x, y) ) z i ) i
IIβ. Χωρική Ανάλυση Μέθοδος παρεμβολής Αντιστρόφου Βαρύνουσας Απόστασης Στη συγκεκριμένη εφαρμογή, η μέθοδος παρεμβολής εφαρμόσθηκε χρησιμοποιώντας: Συνάρτηση βάρους, d -3 n=5 γείτονες χωρική ανάλυση (μέγεθος pixel) των κανάβων που προκύπτουν 30x30 m
IIγ. Θεματικοί χάρτες Οι κάναβοι που προέκυψαν με εφαρμογή της μεθόδου παρεμβολής χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια για τη δημιουργία Θεματικών Χαρτών
IIΙα. Γεωστατιστική ανάλυση Η μελέτη της χωρικής αυτοσυσχέτισης είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της ετερογένειας που παρουσιάζει μια παράμετρος στο χώρο. Εάν οι τιμές της παραμέτρου που έχουν μετρηθεί σε συγκεκριμένες αποστάσεις είναι παρόμοιες ή όχι. ΒΑΡΙΟΓΡΑΜΜΑ n 1 γ ( h) = { Z( xi ) Z( xi + h)} 2n όπου: γ(h) : ημι-διακύμανση i= 1 h (lag): τα εύρη πιθανών αποστάσεων όπου μπορούν να βρεθούν ζευγάρια σταθμών δειγματοληψίας Z(x i ) και Z(x i +h) : η τιμή της παραμέτρου στις θέσεις x i και x i +h n : ο αριθμός των ζευγαριών σταθμών δειγματοληψίας σε κάθε lag 2
IIΙβ. Γεωστατιστική ανάλυση Ανάπτυξη βαριογραμμάτων Στη συγκεκριμένη μελέτη, δύο τύποι βαριογραμμάτων υπολογίστηκαν για κάθε παράμετρο. Πανκατευθυντικό: Μελέτη της ετερογένειας στο χώρο προς όλες τις κατευθύνσεις Επιφανειακό: Μελέτη της ετερογένειας στο χώρο και ανίχνευση της διεύθυνσης μέγιστης ανισοτροπίας
Πανκατευθυντικά και επιφανειακά βαριογράμματα για τις συγκεντρώσεις chlorophyll a -1 (α) 52.5 o (β) 37.0 o (α) 1m βάθος (β) +1m από το βυθό
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Ανάπτυξη χωρικών βάσεων δεδομένων (χωρική + περιγραφική πληροφορία) Σύνθεση και απεικόνιση διαφορετικών χαρτογραφικών επιπέδων (π.χ. χρήσεις γης + υδρογραφικό δίκτυο + πηγές πόσιμου νερού) Χωρική ανάλυση των δεδομένων Γεωστατιστική ανάλυση Οπτικοποίηση των δεδομένων και των αποτελεσμάτων της ανάλυσής τους σε θεματικούς χάρτες