Βασικές έννοιες των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών
Η πρώτη προσπάθεια για συστηματική χρησιμοποίηση των χαρτογραφικών δεδομένων έγινε κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του '60 και του '70. Ιδιαίτερα οι σχεδιαστές και οι αρχιτέκτονες στις Η.Π.Α. συνειδητοποίησαν ότι τα δεδομένα που προέρχονται από διαφορετικές πρωτογενείς έρευνες, μπορούν να συνδυαστούν και να ενοποιηθούν επικαλύπτοντας διαφανή αντίγραφα χαρτών σε μία φωτεινή τράπεζα. Ο πιο γνωστός υποστηρικτής της απλής αυτής τεχνικής ήταν ο αμερικανός αρχιτέκτονας Ian McHarg. Η πρώτη οργανωμένη προσπάθεια χρησιμοποίησης των χαρτογραφικών δεδομένων από τον ηλεκτρονικό υπολογιστή έγινε το 1963 από τον Howard T. Fisher. Το πρόγραμμα του Fisher ονομάστηκε SYMAP (Synagraphic MAPping system) και δημιουργούσε απλούς χάρτες τυπώνοντας στατιστικές τιμές πάνω σε έναν κάναβο, ενώ τα αποτελέσματα προβάλλονταν με πολλούς τρόπους χρησιμοποιώντας διαδοχικές γραμμικές εκτυπώσεις για την παραγωγή κατάλληλων αποχρώσεων του γκρι. Το πρόγραμμα SYMAP ακολούθησε μία σειρά άλλων προγραμμάτων χαρτογράφησης όπως το GRID και το IMGRID που είχαν τη δυνατότητα να χρωματίζουν και να σκιαγραφούν επιφάνειες με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται με τη χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών ό,τι ο McHarg με τις διαφανείς επικαλύψεις. Από τότε μία σειρά εξελίξεων όχι μόνο στα προγράμματα αυτά αλλά και στην τεχνολογία των υπολογιστών ως μηχανήματα, είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία των νέων συστημάτων που χειρίζονται, αναλύουν και παρουσιάζουν πληροφορίες από το γεωγραφικό χώρο και για αυτό ονομάστηκαν Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS), ή Συστήματα Πληροφοριών Γης (LIS), (Βαϊόπουλος, Δ., 1997), με τη σημερινή μορφή τους και τη δυνατότητα της χρησιμοποίησής τους από ένα κοινό που συνεχώς αυξάνεται.
"Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών είναι μια οργανωμένη συλλογή μηχανικών υπολογιστικών μηχανημάτων (hardware), λογισμικών συστημάτων (software), χωρικών δεδομένων και ανθρώπινου δυναμικού, με σκοπό τη συλλογή, καταχώρηση, ενημέρωση, διαχείριση, ανάλυση και απόδοση, κάθε μορφής πληροφορίας που αφορά στο γεωγραφικό περιβάλλον" (Κουτσόπουλος, 2002).
Σε ένα ΓΣΠ δεν μελετάμε μόνο ένα συγκεκριμένο χάρτη, αλλά κάθε πιθανό χάρτη. Με τα κατάλληλα δεδομένα, μπορούμε να δούμε πολύ εύκολα και γρήγορα μπροστά στην οθόνη του υπολογιστή μας ότι επιθυμούμε και μάλιστα από οποιοδήποτε μέρος του κόσμου. Από τα πολιτικά όρια, τις πόλεις και την πυκνότητα πληθυσμού της γης, μέχρι τις χρήσεις γης, ενεργειακής κατανάλωσης και εμφανίσεων κοιτασμάτων ενός Μικρού Ελληνικού νησιού.
Τα ερωτήματα στα οποία μπορεί να απαντήσει ένα ΓΣΠ είναι:
- Τι βρίσκεται στο ............; ( Χωρική ερώτηση ή ερώτηση εντοπισμού : Τι υπάρχει σε μια συγκεκριμένη θέση )
- Που βρίσκεται το ..........; ( Ερώτηση ιδιότητας-κατάστασης : Ποιες περιοχές ικανοποιούν συγκεκριμένες συνθήκες )
- Πόσο έχει αλλάξει ........; ( Ερώτηση τάσης : Προσδιορίζει γεωγραφικά συμβάντα ή τάσεις οι οποίες έχουν αλλάξει ή βρίσκονται σε διαδικασία αλλαγής)
- Ποια δεδομένα σχετίζονται ........ ; ( Ερώτηση σχέσεων : Αναλύει τις χωρικές σχέσεις μεταξύ γεωγραφικών οντοτήτων )
- Τι θα γίνει άν ..........; ( Ερώτηση μοντελοποίησης : Υπολογισμός και εμφάνιση βέλτιστης διαδρομής, κατάλληλης θέσης κλπ με βάση κάποιο μοντέλο )
Ο παρακάτω χάρτης δείχνει τις Διοικητικές Περιφέρειες της Ελλάδας, τα όρια των νομών , πόλεις και δρόμους της Περιφέρειας Στερεάς Ελλάδας.
Παρατηρούμε ότι ο παραπάνω χάρτης, στο αριστερό του τμήμα, έχει ένα πίνακα περιεχομένων με διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας ( των πόλεων, των δρόμων, της πληθυσμιακής πυκνότητας, των νομών της στερεάς και των διοικητικών περιφερειών) και ένα μεγαλύτερο τμήμα όπου εμφανίζεται ο χάρτης. Για μα εμφανιστεί κάποιο επίπεδο πληροφορίας στο χάρτη πρέπει να είναι τσεκαρισμένο στον πίνακα περιεχομένων.
Επίπεδα Πληροφορίας (layers)
Σε ένα αναλογικό χάρτη αντίστοιχο του προηγούμενου ψηφιακού χάρτη της Περιφέρειας Στερεάς Ελλάδας δεν έχουμε καμία απολύτως δυνατότητα για να κρύψουμε ή να προσθέσουμε κάποιο επίπεδο πληροφορίας. Για παράδειγμα να αφαιρέσουμε τις πόλεις από τον χάρτη μας. Για να γίνει αυτό θα πρέπει να φτιάξουμε από την αρχή ένα καινούργιο με όλες αυτές τις χρονοβόρες διαδικασίες. Αντίθετα σε ένα ψηφιακό χάρτη οι διαδικασίες αυτές είναι πιο απλές, γιατί αποτελείται από επίπεδα πληροφορίας, ή αν θέλετε από μία συλλογή γεωγραφικών χαρακτηριστικών ίδιων μεταξύ των. Έτσι προσθέτοντας ή αφαιρώντας ένα ή περισσότερα επίπεδα πληροφορίας φτιάχνουμε πολύ γρήγορα διάφορες εκδόσεις του ίδιου χάρτη .
Επίπεδο Νομών Επίπεδο πόλεων
Επίπεδο δρόμων Επίπεδο πληθυσμιακής πυκνότητας των Δήμων της Στερεάς
Χαρακτηριστικά (features) - επιφάνειες (surfaces)
Στον παραπάνω χάρτη, το επίπεδο των δρόμων αποτελείται από διαφορετικούς τύπους δρόμων. Το ίδιο ισχύει και για τα άλλα επίπεδα των , πόλεων και νομών. Κάθε ένα γεωγραφικό αντικείμενο ή οντότητα(ποτάμι, πόλη κλπ) καλείται χαρακτηριστικό (Feature).
Ένα χαρακτηριστικό (feature) δεν έχει μόνο το σχήμα και την γεωγραφική του τοποθεσία αλλά και ένα πλήθος άλλων χαρακτηριστικών(attributes) τα οποία δεν έχουν σχέση με την γεωμετρία του συγκεκριμένου χαρακτηριστικού. Για παράδειγμα τα περιγραφικά χαρακτηριστικά ενός επιπέδου που περιέχει πολύγωνα των νομών, μπορεί να είναι ο πληθυσμός, το όνομα της έδρας του νομού, το ποσοστό ανεργίας κλπ. Όλα τα περιγραφικά χαρακτηριστικά ενός επιπέδου αποθηκεύονται σε ένα πίνακα. Ο πίνακας αυτός έχει μία εγγραφή(γραμμή) για κάθε χαρακτηριστικό και κάθε εγγραφή αποτελείται από πεδία (στήλες) όπου αποθηκεύονται οι πληροφορίες των περιγραφικών χαρακτηριστικών.
Ένα επίπεδο όμως μπορεί και να μην περιέχει χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα το επίπεδο της θάλασσας δεν αποτελείται από μία συλλογή γεωγραφικών οντοτήτων (χαρακτηριστικών), αλλά είναι μία μοναδική, συνεχής έκταση η οποία αλλάζει από την μία περιοχή στην άλλη ανάλογα με το βάθος του νερού. Η γεωγραφική αυτή έκταση καλείται επιφάνεια. Παρόμοιες επιφάνειες μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για τα θερμοκρασία του εδάφους, το υψόμετρο και γενικά για φαινόμενα που μεταβάλλονται συνεχώς στο χώρο(continuous fields).
Τα γεωγραφικά αντικείμενα μπορούν να αναπαρασταθούν με ένα ατελείωτο αριθμό σχημάτων. Στην πραγματικότητα όμως αναπαριστώνται σε μία από τις τρεις γεωμετρικές μορφές:
Πολύγωνο
Γραμμή
Σημείο
Σαν πολύγωνα αναπαριστώνται όλες οι οντότητες που έχουν όρια, όπως οι νομοί της Ελλάδας, λίμνες, οικοδομικά τετράγωνα, οικόπεδα, γεωλογικοί σχηματισμοί κλπ.
Σαν γραμμές αναπαριστώνται οντότητες πιο λεπτές από πολύγωνα όπως ποτάμια,δρόμοι, κοινωφελή δίκτυα, ρήγματα κλπ.
Σαν σημεία αναπαριστώνται οντότητες που είναι πολύ μικρές να αναπαρασταθούν σαν πολύγωνα όπως πόλεις, υψομετρικά σημεία, θέσεις δειγματοληψίας, θέσεις πυροσβεστικών κρουνών, θέσεις εστιών ρύπανσης κλπ
Αν λάβουμε υπόψη το μέγεθος των παραπάνω χαρακτηριστικών, τότε ανάλογα με την κλίμακα μπορεί να έχουμε διαφοροποιήσεις στην αναπαράσταση μίας οντότητας.Δηλαδή το ίδιο αντικείμενο να αναπαριστάται σαν πολύγωνο σε ένα επίπεδο και σε μία γραμμή ή σημείο σε ένα άλλο διαφορετικό επίπεδο ανάλογα με την κλίμακα του χάρτη.
Για παράδειγμα μία βιομηχανία που ρυπαίνει το περιβάλλον, αναπαριστάται σε μία κλίμακα 1:50000 σαν σημείο , και σαν πολύγωνο σε μία κλίμακα 1:5000. Το ίδιο μπορεί να συμβεί με τις κοίτες ενός ποταμού κλπ.
Γενικά όλα τα χαρακτηριστικά που αναπαριστώνται σαν γραμμές, σημεία ή πολύγωνα καλούνται διανυσματικά δεδομένα(vector data).
Σε αντίθεση με τα χαρακτηριστικά, οι επιφάνειες έχουν μία αριθμητική τιμή αντί για σχήμα. Φαινόμενα που μεταβάλλονται συνεχώς στον χώρο όπως θερμοκρασία,βροχόπτωση, κλίσεις, υψόμετρα δεν έχουν κάποιο σχήμα όπως οι δρόμοι και τα ποτάμια.
Εκείνο που έχουν είναι τιμές μετρήσιμες για κάθε τοποθεσία στην επιφάνεια της γης. Τέτοια γεωγραφικά φαινόμενα είναι πιο εύκολο να αναπαρασταθούν σαν επιφάνειες παρά σαν χαρακτηριστικά(features).
Πηγές :
Κουτσόπουλος Κ. : "Γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών & ανάλυση χώρου", Αθήνα : Παπασωτηρίου 2005.
Κουτσόπουλος Κ. - Ανδρουλακάκης Ν. : "Εφαρμογές του λογισμικού 9x με απλά λόγια". Αθήνα : Παπασωτηρίου 2005.