Πληροφορική Περιβάλλονʐος -...

Δρ. Σταύρος Κολιός: Πρόχειρες Σημειώσεις «Πληροφορική Περιβάλλοντος», 2012-2013 1

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ

ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ

Π Α Ρ Α Ρ Τ Η Μ Α Λ Ε Υ Κ Α Δ Α Σ

ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ &

ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Πληροφορική Περιβάλλοντος

(Πρόχειρες Σημειώσεις)

Επιμέλεια: Δρ. Σταύρος Κολιός

Λευκάδα, 2012-2013


Περιεχόμενα

1. Εισαγωγικά…………………………………………………………………………………………………...3

2. Περιβαλλοντικά προβλήματα και οι επιπτώσεις τους……………………….............3

3. Προστασία – Μείωση Περιβαλλοντικών προβλημάτων………………………..........7

4. Πληροφορική και περιβάλλον………………………………………………………….…...........7

5. Δίκτυα & όργανα μετρήσεων………………………………………………………………………..8

6. Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών……………………………………………............10

7. Βασικές αρχές λειτουργίας των ΓΣΠ…………………………………………….……………..11

8. Χρήσεις των ΓΣΠ………………………………………………………………………………….…..….13

9. Εφαρμογές των ΓΣΠ…………………………………………………………………………….........15

10. Δορυφορική Τηλεπισκόπηση……………………………………………………………………...16

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ


1. Εισαγωγικά

Το φυσικό περιβάλλον αποτελεί μία πολύ σημαντική αλλά παράλληλα ευρεία

έννοια η οποία περιλαμβάνει όλες εκείνες τις φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν

στα διάφορα επίπεδα της ατμόσφαιρας, της Γης αλλά και των υδάτων. Πάρα πολλές

φυσικοχημικές διεργασίες συμβαίνουν σε διάφορες χωρικές κλίμακες (από τοπικό

επίπεδο ως παγκόσμιο) και πολλές φορές αλληλεπιδρούν μεταξύ τους αυξάνοντας

την πολυπλοκότητα και το βαθμό δυσκολίας μελέτης τους. Τα γεγονότα αυτά

τείνουν συχνά να είναι τόσο πολύπλοκα που η επιστημονική προσέγγιση τους

απαιτεί τα πιο σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα ώστε να παρέχονται

αποτελέσματα τα οποία πηγάζουν από τη συλλογή και ανάλυση πάρα πολλών

παραμέτρων στο χώρο και το χρόνο. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι τα σύγχρονα

παγκόσμια κλιματικά μοντέλα (Global Climate Models) που χρησιμοποιούνται για

την πρόβλεψη των μελλοντικών τάσεων διαφόρων παραμέτρων σε παγκόσμιο

επίπεδο όπως η θερμοκρασία, οι βροχοπτώσεις κ.α.

Γίνεται λοιπόν σαφές ότι η πληροφορική αποτελεί σήμερα ένα απαραίτητο

εργαλείο στις παντός τύπου περιβαλλοντικές επιστήμες και συντελεί σημαντικά στη

βελτίωση της ποιότητας και της ποσότητας δεδομένων, προϊόντων και υπηρεσιών

που αφορούν το φυσικό περιβάλλον, τα προβλήματα του και τους τρόπους

αντιμετώπισης τους.

Κατά συνέπεια, ως Πληροφορική Περιβάλλοντος θα μπορούσε να θεωρηθεί η

χρήση μεμονωμένων υπολογιστών, υπολογιστικών συστημάτων και λογισμικών

τα οποία διευκολύνουν τις εξειδικευμένες ανάγκες καταγραφής,

παρακολούθησης συλλογής, διαχείρισης και προσομοίωσης παραμέτρων που

αφορούν το περιβάλλον σε όλες του τις εκφάνσεις.

2. Περιβαλλοντικά προβλήματα και οι επιπτώσεις τους

Στα κύρια σύγχρονα περιβαλλοντικά προβλήματα συγκαταλέγονται τα εξής:

Αύξηση των συγκεντρώσεων των θερμοκηπίων αερίων και κυρίως του

CO2.(«ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου»)


[Η ένταση του φαινομένου έχει ως αποτελέσματα την άνοδο της θερμοκρασίας

τόσο σε συγκεκριμένες περιοχές όπου παρατηρείται έκλυση μεγάλων ποσοτήτων

των συγκεκριμένων αερίων, όσο και σε παγκόσμια. Δεδομένου ότι τα δάση που

συντελούν σε μεγάλο βαθμό στη μείωση των ποσοτήτων κυρίως του CO2,

αποψιλώνονται με γοργούς ρυθμούς [ενδεικτικά αναφέρεται ότι δάσος 1

στρέμματος σε ένα χρόνο δεσμεύει από την ατμόσφαιρα περίπου 400 κιλά

διοξείδιο του άνθρακα και το μετατρέπει - με τη φωτοσύνθεση - σε 400 κιλά

περίπου οξυγόνου, από το οποίο περισσότερο από το μισό (περίπου 250 κιλά) μένει

ελεύθερο - όσο χρειάζεται (καταναλώνει) ένας άνθρωπος σε ένα χρόνο], αυτό

σημαίνει ότι το πρόβλημα οξύνεται και διαμορφώνεται επιτακτική η ανάγκη για

βιώσιμες λύσεις].

Μείωση της συγκέντρωσης του στρατοσφαιρικού όζοντος («τρύπα όζοντος»)

[Ουσιαστικά πρόκειται για υπερβολική αραίωση του ήδη λεπτού, ευαίσθητου αλλά

τόσο σημαντικού για τη διατήρηση των ειδών στον πλανήτη Γη, στρώματος του

όζοντος. Η αραίωση του επιτρέπει τη διείσδυση μικροκυματικής ηλιακής

ακτινοβολίας (UltraViolet) η οποία θεωρείται επιβλαβής και προκαλεί μεταξύ άλλων

αλλοιώσεις ιστών και καρκίνο του δέρματος. Η μέσω των συγκεντρώσεων του

όζοντος ε΄χει ανθρωπογενή αίτια τα οποία οφείλονται στην έκλυση χημικών

ενώσεων και κυρίως χλωροφορανθράκων, βρωμανθρακών κ.α τα οποία όταν

φθάσουν στη στρατόσφαιρα διασπούν το όζον σε άλλα χημικά συστατικά.]

Ατμοσφαιρική ρύπανση (CFCs, VOCs, BrCs PMs)

[Η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι ένα πολυπλοκο συγχρονο περιαββλοντικό

πρόβλημα γιατί αλλοιώνει την φσυική σύσταση και την ποιοτητα του αερα.

Οφείλεται σε ανθρωπογενή αίτια και είναι περισσότερη έντονη σε μεγάλα αστικά

κέντρα όπου οι βιομηχανίες και ο σύγχρονος τρόπος ζωής (μετακινήσεις,

δραστηριότητες) προκαλούν μια σειρά χημικών ενώσεων οι οποίες είτε μέσο

χημικών διεργασιών αφενός αλλοιώνουν τη φυσική ατμοσφαιρική σύσταση,

αφετέρου διαμορφώνουν ένα ατμοσφαιρικό περιβάλλον γεμάτο με επιβλαβείς

χημικές ενώσεις και αιωρούμενα σωματίδια. Η υποβάθμιση του ατμοσφαιρικού

περιβάλλοντος είναι πολύ σημαντική γιατί μία διαρκής ή/και μακροχρόνια έκθεση


τους μπορεί να προκαλέσει μείωση του προσδόκιμο όρου ζωής λόγω ασθενειών

όπως άσθμα και καρκίνους του αναπνευστικού συστήματος αλλά και στρες στη

χλωρίδα]

Μόλυνση υδάτων (BOD, COD κ.α)

[Η μόλυνση υδάτων προκαλείται από τρείς κύριες αιτίες: Την ανεξέλεγκτη απόθεση

λυμάτων από διερχόμενα πλοία παντός τύπου, ναυτικά ατυχήματα και την εισροή

φερτών υλικών και μολυσμένων υδάτων (φυτοφάρμακα από καλλιέργειες,

παράνομα βιομηχανικά λύματα) μέσω βροχής και ποταμών στο υδάτινο

περιβάλλον]

Αποψίλωση δασών

[Σήμερα τα δάση απειλούνται από διάφορους παράγοντες όπως οι κλιματικοί

μεταβολές, μεταδοτικές ασθένειες από έντομα ή άλλους παθογενείς οργανισμούς,

απειλές καθαρά ανθρωπογενούς φύσης, πυρκαγιές, ατμοσφαιρική ρύπανση,

αποψίλωση και αύξηση των πιέσεων από τις κοινωνίες. Ο άνθρωπος είναι εν μέρει

υπεύθυνος για τις περισσότερες από αυτές τις απειλές. Πράγματι, το αποτύπωμα

της ανθρώπινης δραστηριότητας είναι πάντα παρόν: είναι σχετικά μικρή η ευθύνη

όσον αφορά τις κλιματικές διαταραχές, σε σχέση με τις εκπομπές των αερίων του

θερμοκηπίου, που ευθύνονται για μια μεγάλη καταστροφή. Είναι μικρή η ευθύνη

για την ανάπτυξη ορισμένων τεχνητών δασοκομικών συστάδων επιρρεπών σε

προσβολές παράσιτων. Και τέλος, ο άνθρωπος ευθύνεται κατά το πλείστον για τα

φαινόμενα ατμοσφαιρικής ρύπανσης και αποψίλωσης.]

Υψηλά ποσοστά χρήσης συμβατικών καυσίμων

[Τα συμβατικά καύσιμα παράγουν χημικέ ενώσεις που επιτείνουν το πρόβλημα της

ατμοσφαιρικής ρύπανσης]

Τα διαφόρων ειδών προβλήματα έχουν προφανείς και σημαντικές επιπτώσεις

πολλές από τις οποίες το μεγαλύτερο μέρος της διεθνής επιστημονικής κοινότητας

ισχυρίζεται ότι έχουν αρχίσει να γίνονται εμφανείς και αφορούν:

Άνοδος θερμοκρασίας


Οι πρώτες συνέπειες της ανόδου της στάθμης της θάλασσας είναι οι

αυξημένες πλημμύρες κατά τη διάρκεια θυελλωδών καταιγίδων και ο

μόνιμος καταποντισμός παράκτιων περιοχών. Πιο ευάλωτες περιοχές είναι

τα δέλτα των ποταμών -χαμηλού υψομέτρου περιοχές, όπου εκβάλλουν οι

ποταμοί στη θάλασσα. Μερικές από τις μεγαλύτερες και πιο

πυκνοκατοικημένες πόλεις του κόσμου βρίσκονται σε τέτοιες περιοχές.

Περίπου 634 εκατομμύρια άνθρωποι ζουν στα πρώτα 10 μέτρα από τη

στάθμη της θάλασσας. Σε κίνδυνο βρίσκονται επίσης και μικρά νησιά του

Ειρηνικού.

Ξηρασία - ερημοποίηση

Ισως εδώ πρέπει να τονισθεί ότι η ξηρασία είναι ένα παροδικό φαινόμενο

που επηρεάζει μεγάλες εκτάσεις και έχει μεγάλη διάρκεια. Η ξηρασία δεν

πρέπει να συγχέεται με την ξηρότητα, που είναι ένα χαρακτηριστικό του

κλίματος, το οποίο ορίζεται ως το μέσο έλλειμμα της βροχόπτωσης σε σχέση

με τη δυναμική εξατμισοδιαπνοή μιας περιοχής. Η ξηρότητα, σε αντίθεση με

την ξηρασία, αποτελεί μόνιμο χαρακτηριστικό ενός τόπου και δεν οδηγεί

στην ερημοποίηση αν η χρήση των υδατικών και εδαφικών πόρων γίνεται με

σύνεση ώστε να εξασφαλίζεται η αειφορία. Η ξηρασία πολλές φορές

συνδέεται με μονιμότερα φαινόμενα λειψυδρίας σε μια περιοχή.

Η ερηµοποίηση είναι µια προοδευτική απώλεια της γονιμότητας του

εδάφους, µέσω της καταστροφής της δομής και της σύστασης του, η οποία

δεν επιτρέπει ικανοποιητικές γεωργικές παραγωγές, ή την ύπαρξη

βλάστησης µε μεγάλη ποικιλία φυτικών ειδών.

Ακραία καιρικά φαινόμενα

Ονομάζονται όλα εκείνα τα φυσικά φαινόμενα που η ένταση τους

δημιουργεί προβλήματα και υλικές καταστροφές (μέχρι και ανθρώπινα

θύματα). Σε αυτά συγκαταλέγονται οι πλημμύρες, οι ηλεκτρικές εκκενώσεις

η χαλαζόπτωση, ο καύσωνας κα

Άνοδος στάθμης της θάλασσας


Η στάθμη της θάλασσας καθορίζεται από το μέσο επίπεδο του εύρους της

παλίρροιας (χαμηλής και υψηλής στάθμης) η οποία είναι αποτέλεσμα της

βαρυτικής αλληλεπίδρασης Γης-Ήλιου-Σελήνης. H στάθμη της θάλασσας

όμως μεταβάλλεται προσωρινά (για ώρες, μέρες ή και μερικά έτη) και από

μετεωρολογικά και υδρολογικά αίτια, όπως καταιγίδες και εκφορτίσεις

ποταμών. Σημειώνεται ότι πρόσφατες μελέτες της αναφοράς της

διακυβερνητικής επιτροπής (ΙPCC 2007) αναφέρουν ακόμη μεγαλύτερη αύξηση

της θαλάσσιας στάθμης για το 2100, η οποία ξεπερνά το 1.5 m

3. Προστασία – Μείωση Περιβαλλοντικών προβλημάτων

Η προστασία του φυσικού περιβάλλοντος και η διατήρηση της βιωσιμότητα του,

προϋποθέτουν περιορισμό όλων των σημαντικών περιβαλλοντικών προβλημάτων

και απαρέγκλιτη εφαρμογή της περιβαλλοντικής νομοθεσίας τόσο σε τοπικό, όσο σε

εθνικό και διεθνές επίπεδο. Επίσης η ίδρυση και η λειτουργία σχετικών οργανισμών

και Μη Κυβερνητικών Οργανώσεων πολλές φορές αποτελεί σημαντικό παράγοντα

ευαισθητοποίησης και δράσεων απέναντι σε περιβαλλοντικά προβλήματα. Τέλος η

επιστημονική κοινότητα, οι μέθοδοι και τα αποτελέσματα των μελετών τους καθώς

επίσης η απλοποιημένη αλλά ουσιαστική διάχυση των αποτελεσμάτων των

διαφόρων ερευνητικών προσπαθειών δημιουργεί πρόσφορο έδαφος για την

αντιμετώπιση περιβαλλοντικών ζητημάτων. Κατά συνέπεια, τρεις βασικοί άξονες

μπορούν να συντελέσουν στον περιορισμό πολλών περιβαλλοντικών προβλημάτων:

• Περιβαλλοντική νομοθεσία (Διεθνές, εθνικό, τοπικό επίπεδο)

• Ίδρυση – λειτουργία οργανισμών & Μ.Κ.Ο (WWF, Greenpeace, WMO, UN,

EΕA, EPA, Universities)

• Επιστημονικές μελέτες – Διάχυση αποτελεσμάτων (Διεθνές, εθνικό, τοπικό

επίπεδο)

4. Πληροφορική και περιβάλλον

Η Πληροφορική είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τη μελέτη του φυσικού

περιβάλλοντός από το στάδιο των μετρήσεων, τη συλλογή, τη διαχείριση και την


ανάλυση των μετρήσεων καθώς επίσης τις εκτιμήσεις και την οπτικοποίηση της

αρχικής ή/και της επεξεργασμένης πληροφορίας. Για τα διάφορα στάδια που

προαναφέρθηκαν αξιοποιούνται στατιστικά πακέτα επεξεργασίας δεδομένων,

κλασικοί αλλά και σύγχρονοι αλγόριθμοι όπως τα νευρωνικά δίκτυα, τεχνικές

εξόρυξης δεδομένων κ.α. τα οποία αξιοποιούνται μέσα από τις δυνατότητες που

παρέχουν οι επιστήμες των Μαθηματικών και της Πληροφορικής. Όλες αυτές οι

δυνατότητες όμως πολύ συχνά εμπεριέχονται στις αρχές λειτουργίας και τις

μεθοδολογίες που εφαρμόζονται κατά την ανάπτυξη περιβαλλοντικών δικτύων

μετρήσεων, των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, της Δορυφορικής

Τηλεπισκόπησης και της ανάπτυξης περιβαλλοντικών μοντέλων.

5. Δίκτυα & όργανα μετρήσεων

Η έννοια της Πληροφορικής Περιβάλλοντος - όπως αυτή τουλάχιστον ορίστηκε

προηγουμένως - μπορεί να συμπεριλάβει τον τρόπο λειτουργίας δικτύων

αισθητήρων και οργάνων τα οποία χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση διαφόρων

παραμέτρων σχετικών με το περιβάλλον, την αποθήκευση και την ανάλυση τους.

Εναλλακτικά θα μπορούσε να ειπωθεί ότι η πληροφορική αποτελεί στη

συγκεκριμένη περίπτωση το συνδετικό κρίκο της λειτουργίας και της επικοινωνίας

των αισθητήρων/οργάνων τα οποία μετρούν και μεταδίδουν την πληροφορία σε

κεντρικές υπολογιστικές μονάδες για περαιτέρω επεξεργασία. Τα δίκτυα αυτά είναι

γνωστά ως «Περιβαλλοντικά δίκτυα μετρήσεων (Environmental Sensor Networks)»

και αποτελούν ένα ταχέως αναπτυσσόμενο επιστημονικό κλάδο λόγω της διαρκούς

εξέλιξης των μικροηλεκτρονικών συσκευών, των ασύρματων επικοινωνιών και των

υπολογιστικών συστημάτων. Επίσης η συνεισφορά τους από περιβαλλοντική άποψη

αυξάνει ολοένα και περισσότερο παρέχοντας πραγματικές μετρήσεις (και όχι

εκτιμήσεις) στο χώρο επιρροής τους και συντελεί στην παραμετροποίηση πολλών

περιβαλλοντικών μοντέλων για εκτιμήσεις διαφόρων παραμέτρων.


Εικόνα 1. Γενικές αρχές λειτουργίας περιβαλλοντικών δικτύων μετρήσεων (Kolios S.,

κα, 2013)

6. Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών

Για να κατανοήσουμε καλύτερα τι είναι τα Γεωγραφικά Συστήματα

Πληροφοριών θα πρέπει πρώτα να εξετάσουμε ξεχωριστά τα μέρη από τα οποία

αποτελείται ο συγκεκριμένος όρος. Ως «Σύστημα Πληροφοριών» μπορεί να

θεωρηθεί ένα σύνολο από λειτουργιές για τη συλλογή, την αποθήκευση και την

ανάλυση δεδομένων, που όλες μαζί είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους. Ο όρος

«γεωγραφικά» περιλαμβάνει όλα εκείνα τα στοιχεία που σχετίζονται με την

απεικόνιση γεωγραφικών δεδομένων, δηλαδή δραστηριότητες και γεγονότα που

καθορίζονται στον χώρο σαν σημεία, γραμμές ή επιφάνειες (Καπαγερίδης Ιωάννης

Κ., 2006).

Έτσι, με τον όρο Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (ΓΣΠ) ή αλλιώς GIS

(Geographical Information Systems) αναφερόμαστε σε όλα τα συστήματα τα οποία

ασχολούνται με την λήψη αποφάσεων, μέσω της διαδικασίας της συλλογής και

επεξεργασίας γεωγραφικών και άλλων στοιχείων, όπως είναι οι οικονομικές,


πολιτιστικές, δημογραφικές και βιολογικές πληροφορίες, για την επίλυση διαφόρων

θεμάτων. Αυτή η διαδικασία γίνεται μέσω ηλεκτρονικών υπολογιστών, που εκτός

από τον εξοπλισμό και το λογισμικό που χρησιμοποιούν, χειρίζονται και ειδικές

συσκευές καθώς και ένα σύστημα επικοινωνιών, που χρησιμοποιούνται για την

δημιουργία χαρτών αλλά και για την σύνδεση όλων των δεδομένων μεταξύ τους.

Ανάλογα με τον σκοπό που εξυπηρετούν κάθε φορά μπορούμε να τα

χαρακτηρίσουμε ως ένα σύνολο εργαλείων, μία βάση δεδομένων ή ένα σύστημα

που αναπτύσσεται για τις ανάγκες ενός οργανισμού (Μιχελάκης Δ., 2010). Τα ΓΣΠ

ως ένα σύνολο εργαλείων χρησιμοποιούνται για την συλλογή, την αποθήκευση, τον

μετασχηματισμό και την παρουσίαση στοιχείων και γεγονότων που συμβαίνουν σε

ένα γεωγραφικό χώρο για έναν συγκεκριμένο σκοπό. Ένα ΓΣΠ όταν χρησιμοποιείται

σαν μία βάση δεδομένων αποτελείται από ένα σύνολο λογισμικών μέσω των

οποίων οπτικοποιεί γεωμετρικές πληροφορίες εκτελώντας κάθε φορά τους

κατάλληλους υπολογισμούς που χρειάζονται. Επίσης όταν τα ΓΣΠ αναπτύσσονται

μέσα σε έναν οργανισμό ή μια επιχείρηση λειτουργούν σαν ένα σύστημα λήψης

αποφάσεων που διαχειρίζονται γεωγραφικές πληροφορίες για την επίλυση ενός ή

περισσότερων προβλημάτων (Cowen D.J, 1998).

Τα ΓΣΠ αποτελούνται από πέντε δομικά επίπεδα: τον υλικό εξοπλισμό

(hardware), το λογισμικό (software), τα δεδομένα, το ανθρώπινο δυναμικό και τις

μεθόδους εφαρμογής (Εικόνα 1). Καθένα από αυτά έχει σημαντικό ρόλο για την

σωστή ανάπτυξη και λειτουργία ενός ΓΣΠ.


Εικόνα 2. Τα δομικά στοιχεία των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών.

7. Βασικές αρχές λειτουργίας των ΓΣΠ

Η λειτουργία ενός ΓΣΠ χωρίζεται σε πέντε φάσεις: την εισαγωγή δεδομένων, την

αποθήκευση τους, τον μετασχηματισμό, την παρουσίαση και εξαγωγή δεδομένων,

την αλληλεπίδραση με τον χρήστη.

Στην πρώτη φάση πραγματοποιείται η εισαγωγή των δεδομένων σε αναλογική

μορφή και η ψηφιοποίηση τους. Γίνεται η σάρωση των χωρικών δεδομένων από

χάρτες που ήδη υπάρχουν ή που έχουν προκύψει μέσω αεροφωτογραφίας,

τηλεπισκόπησης ή του δικτύου αλλά και των παρατηρήσεων και την μετατροπή

τους σε ψηφιακή μορφή.

Έπειτα αποθηκεύονται σε μία βάση χωρικών δεδομένων όπου όλα τα

χαρακτηριστικά των γεωγραφικών στοιχείων, όπως είναι οι γραμμές, τα πολύγωνα

και τα σημεία καθώς και τα αριθμητικά δεδομένα συνδέονται με έναν οργανωμένο

και δομημένο τρόπο.

Στη φάση της μετατροπής των δεδομένων πραγματοποιείται επεξεργασία και

έλεγχος για να διορθωθούν λάθη που τυχόν υπάρχουν, να ενημερωθεί η βάση με

νέα δεδομένα και να γίνουν κάποιες αλλαγές στην κλίμακα, την προβολή ή το


σύστημα των συντεταγμένων. Επίσης, γίνεται και η ανάλυση των δεδομένων που

συντελείται συνήθως με την χρήση λογικών εκφράσεων (and, or, not) και τον

υπολογισμό των επιφανειών και των περιμέτρων.

Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα με τη μορφή διαγραμμάτων, χαρτών ή

πινάκων με ψηφιακό ή αναλογικό τρόπο και γίνεται η εξαγωγή τους σε οθόνη

υπολογιστή, σε εκτυπωτές (printers) και σε αυτόματους σχεδιαστές (plotters).

Τα πιο εξελιγμένα λογισμικά περιέχουν ένα ειδικό μενού και παρέχουν τη

δυνατότητα δημιουργίας προγραμμάτων με το οποίο ο χρήστης μπορεί να

αλληλεπιδρά με την εφαρμογή και να προσαρμόζει το λογισμικό στις ανάγκες του.

Το κύριο σημείο της ανάπτυξης των ΓΣΠ είναι ότι, μοντελοποιούν το χώρο

συγκεντρώνοντας και συνδυάζοντας ένα πλήθος πληροφοριών, γι’ αυτό το λόγο η

λειτουργία τους στηρίζεται σε μία βάση δεδομένων, όπου αποθηκεύονται οι

πληροφορίες σαν ένα σύνολο από διαφορετικά θεματικά επίπεδα, όπως πόλεις,

δρόμοι, ποτάμια, κτίρια κ.α. (Εικόνα 3). Όλα τα επίπεδα, μπορούν να περιέχουν είτε

περιγραφικά είτε και χωρικά δεδομένα, θα πρέπει όμως να αναφέρονται στην ίδια

γεωγραφική περιοχή. Μεταξύ τους συνδέονται μέσω γεωγραφικών συντεταγμένων,

σε δύο διαστάσεις (μήκος-πλάτος), χρησιμοποιώντας ένα κοινό γεωγραφικό

σύστημα. Το λογισμικό των ΓΣΠ διαχειρίζεται τα διαφορετικά θεματικά επίπεδα

κάνοντας τις κατάλληλες συσχετίσεις μεταξύ τους και έπειτα τα απεικονίζει σε

χάρτες με την μορφή συνδυασμένων πληροφοριών. Τα χαρακτηριστικά αυτών των

χαρτών αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων χωρισμένα σε τρείς βασικές

πληροφορίες τη γεωγραφική πληροφορία, την προβολή πάνω στην οποία

εκφράζεται η πληροφορία και τις ιδιότητες του χαρακτηριστικού.


Εικόνα 3. Η αποτύπωση των δεδομένων σε διαφορετικά θεματικά επίπεδα.

8. Χρήσεις των ΓΣΠ

Τα ΓΣΠ περιέχουν πολλές δυνατότητες που με τη χρησιμοποίηση τους βοηθούν

στην ανάπτυξη και την εύρυθμη λειτουργία διαφόρων οργανισμών, επιχειρήσεων

και υπηρεσιών. Μερικές από τις χρήσεις τους είναι οι εξής:

Η δημιουργία δυναμικών ψηφιακών τοπογραφικών χαρτών, που μπορούν

εύκολα να ενημερώνονται μέσω της ηλεκτρονικής διαχείρισης.

Η δημιουργία μοντέλων για τρισδιάστατη απεικόνιση των χαρτών με

ανάγλυφο έδαφος (Εικόνα 4).

Η ανάλυση, ο σχεδιασμός και η διαχείριση δικτύων.

Εκτέλεση αναλύσεων και ερωτημάτων με βάση τα γεωγραφικά δεδομένα.

Οπτική απεικόνιση δεδομένων σε χάρτες και παραγωγή γραφημάτων.


Δημιουργία θεματικών χαρτογραφικών

απεικονίσεων

Αναζήτηση πληροφοριών μέσω

σύνθετων ερωτήσεων

Αναλυτική οπτικοποίηση χωροχρονικής

πληροφορίας

Ταυτόχρονη εμφάνιση πολλών

επιπέδων πληροφορίας

3-D γραφικά

Στατιστική Ανάλυση Δεδομένων

Εικόνα 4. Σχηματική απεικόνιση γραφικών αναπαραστασεων πληροφορίας και

δεδομένων μέσω GIS.


9. Εφαρμογές των ΓΣΠ

Τα ΓΣΠ αποτελούν πληροφοριακά συστήματα τα οποία - μεταξύ άλλων -

χρησιμοποιούνται για την επίλυση προβλημάτων και τη βελτίωση των διαδικασιών,

σε ένα ευρύ φάσμα οργανισμών και επιχειρήσεων. Ολοένα και περισσότερο

χρησιμοποιούνται σε επιχειρήσεις, κυβερνήσεις, στην εκπαίδευση και τις

επιστήμες, τη μελέτη του περιβάλλοντος, τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και στις

έρευνες φυσικών πόρων. Ο πίνακας που ακολουθεί, συνοψίζει τα κυριότερα πεδία

εφαρμογής των ΓΣΠ.

Πίνακας 1: Τομείς εφαρμογής των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών.

Δασοπονία Περιβαλλοντικά

προγράμματα

Γεωπονία Διαχείριση στόλου οχημάτων

Γεωλογία Διαφήμιση και

προώθηση αγαθών

Έργα σχεδιασμού Ξενοδοχειακές και

τουριστικές επιχειρήσεις

Χαρτογραφία Αρχιτεκτονική Υπηρεσίες

χρηματοδοτήσεων

Μεταφορές

Ωκεανογραφία Έργα ανάπτυξης &

κατασκευαστικά έργα

Υποδομές αντιμετώπισης

εκτάκτων αναγκών

Αεροπλοΐα

Εξόρυξη ορυκτών Στρατιωτικές

επιχειρήσεις

Διαχείριση φυσικών

καταστροφών

Δίκτυο μεταφοράς πάσης

φύσεως ενέργειας

Ταχυδρομικές υπηρεσίες Διαχείριση πωλήσεων Διαχείριση κινδύνων Αστυνόμευση και δημόσια

ασφάλεια

Διαχείριση υδάτων και

αποβλήτων

Εξυπηρέτηση και

σχέσεις πελατών

Επιδημιολογία και

υπηρεσίες υγείας

Ασφαλιστικοί οργανισμοί

Διαχείριση επικίνδυνων

υλικών

Εγκληματολογική

έρευνα

Διαχείριση εργοστασιακών

εγκαταστάσεων

Πολιτικός σχεδιασμός

Διαχείριση

περιουσιακών στοιχείων

Λήψεις αποφάσεων Κυβερνητικές οργανώσεις Κτηματομεσιτικές

επιχειρήσεις

Κτηματολόγιο Δημογραφική ανάλυση Τηλεπικοινωνίες Αρχαιολογία


10. Δορυφορική Τηλεπισκόπηση

Τα τελευταία χρόνια η τεχνολογική πρόοδος της διαστημικής τεχνολογίας

δημιούργησε εξελιγμένα δορυφορικά συστήματα τηλεπισκόπησης που παρέχουν

εικόνες υψηλής ανάλυσης σε πολλές φασματικές περιοχές με αποτέλεσμα, οι

εφαρμογές των δεδομένων αυτών να βρίσκουν πρόσφορο έδαφος σε πολλούς

κλάδους της επιστήμης· ανάμεσα στους οποίους βρίσκονται και οι περιβαλλοντικές

επιστήμες.

Έτσι, η παρακολούθηση του περιβάλλοντος μέσα από τελευταίας τεχνολογίας

δορυφορικά συστήματα είναι πλέον γεγονός και αποτελεί σημαντικό εργαλείο για

την μελέτη πολλών μεταβολών που συμβαίνουν σε αυτό. Στα πλαίσια λοιπόν της

μελέτης του περιβάλλοντος μέσα από δορυφορικά δεδομένα, η απόκτηση

κατάλληλων προϊόντων και η σωστή επεξεργασία τους, αποτελεί θεμελιώδες

συστατικό για την εξαγωγή των απαραίτητων πληροφοριών που χαρακτηρίζουν την

οποιαδήποτε περιοχή μελέτης που κάθε φορά ορίζεται.

Για μία ολοκληρωμένη μελέτη με βάση τις δορυφορικές εικόνες είναι

απαραίτητη η προεπεξεργασία των δορυφορικών εικόνων. Η προεπεξεργασία αυτή

περιλαμβάνει διαδικασίες και μεθόδους που μειώνουν ενδεχόμενο θόρυβο, τη μη

εύρυθμη λειτουργία κάποιων ανιχνευτών, την αντιπροσωπευτικότητα του

ανάγλυφου των εικονιζόμενων περιοχών σχετικά με το ανάγλυφο των πραγματικών

περιοχών κ.α. Όλες οι προαναφερθείσες διαδικασίες αφορούν την προεπεξεργασία

των δορυφορικών εικόνων ώστε να φτάσουν σε μία μορφή κατάλληλη προς

περαιτέρω ανάλυση. Η προεπεξεργασία των δορυφορικών εικόνων διακρίνεται σε

δύο βασικές κατηγορίες. Την κατηγορία των γεωμετρικών διορθώσεων (διόρθωση

παράλλαξης, γεωαναφορά κα) και την κατηγορία των ραδιομετρικών διορθώσεων

(βαθμονόμηση, ατμοσφαιρικές διορθώσεις, θόρυβος κα). Η εικόνα που ακολουθεί

παρουσιάζει χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων διορθώσεων.


Μείωση θορύβου με εφαρμογή χαμηλοπερατού

φίλτρου

Εικόνα 5. Διορθώσεις δορυφορικών εικόνων

Διόρθωση γεωμετρικών χαρακτηριστικών

εικόνας

Στη σημερινή εποχή τα διαφόρων ειδών δορυφορικά όργανα καταγράφουν

μία πληθώρα περιβαλλοντικών παραμέτρων που αφορούν την ατμόσφαιρα, την

επιφάνεια της Γης και το υδάτινο περιβάλλον. Η ακρίβεια που απέχουν είναι

ικανοποιητική και διαρκώς βελτιούμενη, τόσο χρονικά όσο και χωρικά. Ο επόμενος

Πίνακας παρέχει τα διάφορα όργανα που υπάρχουν στις πλατφόρμες των

δορυφόρων Terra και Aqua ενώ επισημαίνεται ότι σήμερα υπάρχουν δεκάδες

σύγχρονες δορυφορικές πλατφόρμες που κουβαλούν η καθεμία ένα μεγάλο αριθμό

οργάνων για τη δορυφορική παρακολούθηση και καταγραφή του γήινου

περιβάλλοντος.

Πίνακας 2. Όργανα μετρήσεων στους δορυφόρους Terra/Aqua, γενικά

χαρακτηριστικά και βασικές λειτουργίες τους.

Ανιχνευτής Terra/Aqua Γενικά χαρακτηριστικά Βασικές λειτουργίες

ASTER Terra Μετρήσεις στην ορατή φασματική περιοχή καθώς και κοντινή, μέση και θερμική υπέρυθρη περιοχή με χωρική ανάλυση 15 - 90m.

Mελέτη βλάστησης, εδαφικών τύπων, νεφών, ηφαιστείων. Παραγωγή δεδομένων υψηλής ανάλυσης καθώς και DEM’s.

MISR Terra

Μετρήσεις από 4 διαφορετικά κανάλια που παρέχουν παρατηρήσεις από 9 διαφορετικές οπτικές γωνίες.

Διάθεση εικόνων της γήινης επιφάνειας σε διαφορετικές οπτικές γωνίες, χαρακτηριστικά νεφών και αιωρούμενων σωματιδίων καθώς και διόρθωση των ατμοσφαιρικών επιδράσεων στα δεδομένα των ανιχνευτών ASTER και MODIS.


MOPITT Terra Τρία κανάλια που μετρούν στο κοντινό υπέρυθρο.

Μέτρηση CO2 και CH4 σε κατακόρυφη ατμοσφαιρική στήλη αέρα.

CERES

Terra &

Aqua

Δύο πολυφασματικούς σαρωτές . Μέτρηση ροής ακτινοβολίας στο άνω όριο της ατμόσφαιρας για την παρατήρηση του ενεργειακού ισοζυγίου της Γης.

MODIS Terra &

Aqua

36 κανάλια με χωρικές αναλύσεις που κυμαίνονται από 250m ως 1Κm

Χρήσιμο για πολλαπλές εφαρμογές σε εδάφη και ωκεανούς, στη μέτρηση νεφοκάλυψης, και πολλών χαρακτηριστικών των νεφών.

AIRS Aqua Υπερφασματικός ανιχνευτής με 2378 κανάλια και με χωρικές αναλύσεις που κυμαίνονται από 2 ως 14 Κm.

Μετρήσεις της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και υγρασίας, ιδιότητες των νεφών και ενεργειακών ροών στην ατμόσφαιρα.

AMSR/E Aqua 12 κανάλια μικροκυμάτων στην περιοχή 6,9 – 89 GHz

Μετρήσεις εδαφικών ρηγμάτων, υγρασία εδάφους, χιονοκάλυψη, χαρακτηριστικά θαλάσσιων επιφανειών και χαρακτηριστικά των νεφών.

AMSU Aqua 15 κανάλια μικροκυμάτων στην περιοχή50– 89 GHz

Μέτρηση ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και υγρασίας.

HSB Aqua 5 κανάλια μικροκυμάτων στην περιοχή 150 –183 GHz

Μέτρηση ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και υγρασίας.


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ξενόγλωσση:

Cowen D.J. (1998), GIS versus CAD versus DBMS: what are the differences?, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing.

Kolios S., Stylios C., 2013. Ambient systems for the environmental monitoring: Characteristic examples

at different spatial scales. Ambient Media and Systems Conference, Athens, 14-15 March

(Accepted).

Ελληνική:

Καπαγερίδης Ιωάννης Κ (Επίκουρος Καθηγητής Μεταλλευτικής Πληροφορικής), 2006, Εισαγωγή στα

Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Σημειώσεις Θεωρίας, Κοζάνη,

http://geope.teikoz.gr/GEOPE_EN/downloads/kapageridis/rs_theory.pdf

Μιχελάκης Δ. (2010), Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών, Τετάρτη, 20 Ιανουαρίου, 2010,

http://www.gistech.gr/-gis.html

http://geope.teikoz.gr/GEOPE_EN/downloads/kapageridis/rs_theory.pdf

http://www.gistech.gr/-gis.html

Πληροφορική Περιβάλλονʐος -...

Documents

Transcript of Πληροφορική Περιβάλλονʐος -...