rs theory

Περιεχόμενα Π ΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ...2 Η Ε ΠΟΧΗ ΤΗΣ Π ΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ...4 Π ΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ & Σ ΤΟΙΧΕΙΑ ...4 Χ ΩΡΙΚΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΦΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ...7 Ε ΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΓΣΠ...9 Ι ΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΓΣΠ ...

ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Περιεχόμενα

Π ΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2

Η Ε ΠΟΧΗ ΤΗΣ Π ΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ 4

Π ΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ & Σ ΤΟΙΧΕΙΑ 4

Χ ΩΡΙΚΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΦΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ 7

Ε ΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΓΣΠ 9

Ι ΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΓΣΠ 10

Δ ΟΜΗ ΤΩΝ ΓΣΠ 12

Τ Α ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΣΕ ΕΝΑ ΓΣΠ – Ε ΙΣΑΓΩΓΗ & Έ ΞΟΔΟΣ 13

Ο ΧΑΡΤΗΣ ΩΣ ΥΠΟΒΑΘΡΟ ΤΩΝ ΓΣΠ 15

Σ ΧΕΔΙΑΣΗ ΧΑΡΤΩΝ ΣΕ ΕΝΙΑΙΟ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 17

Το Γεωειδές 17

Το γήινο ελλειψοειδές 18

Π ΡΟΒΟΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 20

Γεωδαιτικά συστήματα αναφοράς και προβολικά συστήματα που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα 20 Πηγές χαρτογραφικού υλικού για τον ελλαδικό χώρο 22

Ο ΧΑΡΤΗΣ ΩΣ ΠΑΡΑΓΩΓΟ ΤΩΝ ΓΣΠ 23

Η σύνταξη του χάρτη 24

Δ ΕΔΟΜΕΝΑ ΕΝΟΣ ΓΣΠ: Ο ΝΤΟΤΗΤΕΣ , ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΦΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 25

Σημεία 26

Γραμμές 26

Περιγραφικά χαρακτηριστικά των δικτύων 27

Αddress matching ή Geocoding 27

Πολύγωνα και Περιοχές ως οντότητες 28

Συνεχείς επιφάνειες 29

Μ ΟΡΦΕΣ ΤΩΝ ΧΩΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 30

Ψηφιδωτά μοντέλα (γραφικά raster) 31

Διανυσματικά μοντέλα (γραφικά vector) 32

Πλεονεκτήματα – μειονεκτήματα ψηφιδωτών (raster) γραφικών 34

Πλεονεκτήματα – μειονεκτήματα διανυσματικών (vector) γραφικών 34

Ε ΙΣΑΓΩΓΗ ΧΩΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΕ ΕΝΑ ΓΣΠ 34

Γεωδαιτικοί Σταθμοί (Total Stations) 35

Ρομποτικά Συστήματα Μέτρησης 35

Η χρησιμοποίηση του δορυφορικού συστήματος εντοπισμού θέσης GPS 36

Φωτογραμμετρικές και τηλεπισκοπικές μέθοδοι 37

Η ψηφιοποίηση υπαρχόντων χαρτών 38

Μετατροπή από raster σε vector 39

Ε ΙΣΑΓΩΓΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΕ ΕΝΑ ΓΣΠ 39

Προετοιμασία των πρωτογενών δεδομένων και οργάνωση του μηχανισμού εισαγωγής 40

Πιλοτική εφαρμογή για το σχεδιασμό της καταλληλότερης διαδικασίας εισαγωγής 40

Έλεγχος και διορθώσεις των βάσεων δεδομένων που δημιουργούνται 41

Ο Ι ΒΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 41

Γλώσσες ερωτήσεων (Query Languages) 43

Σ ΦΑΛΜΑΤΑ ΚΑΤΑ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΕΝΟΣ ΓΣΠ 44

Η ακρίβεια (accuracy) ενός μεγέθους 44

Η αξιοπιστία (precision) των μετρήσεων 44

Η ποιότητα των δεδομένων (data quality) 44

To σφάλμα (error) ενός μετρημένου μεγέθους 45

Τύποι σφαλμάτων στα ΓΣΠ 45

Πιθανές πηγές σφαλμάτων στα ΓΣΠ 45

Κριτήρια αξιολόγησης του ψηφιακού χαρτογραφικού υποβάθρου ενός ΓΣΠ 46

Δ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑΣ ΣΕ ΕΝΑ ΓΣΠ 46

Κωδικοποίηση τοπολογικών συνδέσεων 47

Χ ΩΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ 48

Ο χρόνος ως παράγων ανάπτυξης των ΓΣΠ 49

Τοπολογική επικάλυψη 49

Ερωτήσεις προς τις βάσεις δεδομένων των ΓΣΠ 53

Ανάλυση χωρικών δικτύων 54

Χ ΩΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΨΗΦΙΔΩΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ 56

Δημιουργία νέου επιπέδου από τα δεδομένα υπαρχόντων επιπέδων 57

Εργασίες ανάλυσης από δεδομένα γειτονικών εικονοστοιχείων 57

Ζώνες επιρροής 58

Υπολογισμός ορατότητας 59

Εργασίες ανάλυσης ανά ζώνη ή τάξη 59

Η Εποχή της Πληροφορίας

Τις τελευταίες δεκαετίες η εξέλιξη της τεχνολογίας ήταν ραγδαία Βρισκόμαστε στη μεταβιομηχανική εποχή της πληροφορίας Η πληροφορία μεταβάλλεται σε κύριο προϊόν

Οι καθημερινές δραστηριότητες του ανθρώπου, από τις πιο απλές μέχρι τις πλέον σύνθετες, είναι τις περισσότερες φορές συνυφασμένες με την έννοια του χώρου Σχεδόν όλες οι αποφάσεις που λαμβάνονται σε κυβερνητικό ή επιστημονικό επίπεδο επηρεάζονται, περιορίζονται ή ακόμη και υπαγορεύονται από κάποιο γεωγραφικό χαρακτηριστικό Οι αποφάσεις λαμβάνονται μετά από εκτίμηση διαφόρων δεδομένων που χαρακτηρίζονται ως πληροφορίες και είναι συνδεδεμένες με το χώρο

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ: Οποιοδήποτε είδος γνώσης ή μηνύματος που μπορεί να

χρησιμοποιηθεί για να ολοκληρώσει ή να βελτιώσει τη διαδικασία λήψης μιας απόφασης

Πληροφορίες & Στοιχεία

Η έννοια της πληροφορίας δεν πρέπει να συγχέεται με την έννοια του στοιχείου ή των δεδομένων Τα στοιχεία είναι τα κύρια συστατικά από τα οποία αντλούνται ή

αποτελούνται οι πληροφορίες Πολλές φορές οι πληροφορίες που εξάγονται από την επεξεργασία κάποιων αρχικών στοιχείων, αποτελούν οι ίδιες στοιχεία για την εξαγωγή κάποιων άλλων πληροφοριών Η αντιστοίχηση χώρου και πληροφοριών

2 Οι ίδιες πληροφορίες σπανίως εξυπηρετούν περισσότερους από έναν σκοπούς

με την ίδια αποτελεσματικότητα

3 Οι πολύ λεπτομερείς πληροφορίες συχνά δεν είναι εύκολα κατανοητές

Οι γεωγραφικές πληροφορίες, για να βοηθήσουν στην ανάλυση χωρικών φαινομένων, θα πρέπει να είναι ακριβείς, αντικειμενικές, ενιαίες, και προσιτές

Σύστημα πληροφοριών είναι ένα σύστημα που διαθέτει τα κατάλληλα εργαλεία για

την αποδοτική συλλογή, επεξεργασία και διαχείριση των πληροφοριών Ένα σύστημα πληροφοριών δίνει τη δυνατότητα αποθήκευσης μεγάλου όγκου πληροφοριών και πολύ μεγάλη ταχύτητα επεξεργασίας, κάνει χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών με τις περιφερειακές τους μονάδες και ειδικών προγραμμάτων, και αποτελείται από τη βάση πληροφοριών, τους μηχανισμούς εισαγωγής και εξόδου δεδομένων και τις διαδικασίες ταξινόμησης, επεξεργασίας και ανάλυσης των πληροφοριών

Ένα Σύστημα Πληροφοριών που βασίζεται στη διαχείριση γεωγραφικών πληροφοριών (χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν μπορεί να περιέχει και μη χωρικές

• Πληροφοριών (Information): Δεδομένα και πληροφορίες, η σημασία (αξία)

και η χρήση τους

Τα ΓΣΠ δέχονται δεδομένα από πολλαπλές πηγές οι οποίες μπορεί να έχουν πολλές διαφορετικές τυποποιήσεις και δομές Στους διαφορετικούς τύπους δεδομένων συμπεριλαμβάνονται χάρτες, εικόνες, φωτογραφίες, ψηφιακά προϊόντα, σήματα /μετρήσεις GPS, κείμενα, πίνακες δεδομένων Τα ΓΣΠ συνδυάζουν δεδομένα και συνεργάζονται με ένα μεγάλο αριθμό άλλων επιστημονικών κατευθύνσεων, όπως τη Γεωγραφία, τη Χαρτογραφία, τη Φωτογραμμετρία, την Τηλεπισκόπιση, τη Γεωδαισία, την Τοπογραφία, την Επιστήμη του Πολιτικού Μηχανικού, τη Στατιστική, την Πληροφορική, την Επιχειρησιακή έρευνα, την Τεχνητή Νοημοσύνη κλπ

Αποστολή των ΓΣΠ είναι να εφοδιάσουν τις διαδικασίες λήψης αποφάσεων

με τις απαραίτητες πληροφορίες Οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται, είτε για να αναγνωρίσουν και να επισημάνουν την ύπαρξη και τη θέση ενός προβλήματος, είτε για να ανιχνεύσουν και να αναλύσουν τις διάφορες εναλλακτικές λύσεις ή και για να βοηθήσουν στην εκτέλεση μιας απόφασης

Τα ΓΣΠ αποτελούν μια δυναμική και συνεχώς αναπτυσσόμενη τεχνολογία της σύγχρονης εποχής και έρχεται να αντικαταστήσει παραδοσιακούς τρόπους εργασίας και παραγωγής Σε αυτή την εξέλιξη είναι αναπόφευκτο να ακολουθήσουν τρία βασικά στάδια έως την πλήρη αποδοχή τους:

• Χωρικά δεδομένα (spatial data), που προσδιορίζουν τα γεωμετρικά

χαρακτηριστικά του στοιχείου (θέση, διαστάσεις, σχήμα κ.λπ.) και έχουν άμεση σχέση με τον εντοπισμό του

• Περιγραφικά δεδομένα ή μη χωρικά δεδομένα (aspatial data ή attributes),

που αναφέρονται σε χαρακτηριστικά ή ιδιότητες που αποδίδονται στο συγκεκριμένο στοιχείο του χώρου και δεν σχετίζονται άμεσα με τον εντοπισμό του

Οι γεωδαιτικές επιστήμες παρέχουν στο ΓΣΠ χωρικά δεδομένα Η συγκέντρωση περιγραφικών δεδομένων μπορεί να γίνει με οποιοδήποτε τρόπο με τη βοήθεια ειδικών διαδικασιών τυποποίησης για την ευχερέστερη εισαγωγή στο σύστημα Tα ΓΣΠ βασίζονται για τη λειτουργία τους στην ανάπτυξη της τεχνολογίας των ηλεκτρονικών υπολογιστών, των περιφερειακών τους μονάδων και στη σύνταξη

ειδικών προγραμμάτων Τα χωρικά δεδομένα ορίζονται συνήθως από μαθηματικά ορισμένα χαρακτηριστικά που περιλαμβάνουν τη δυνατότητα εντοπισμού:

• προβολικές συντεταγμένες x, y

• γεωγραφικές συντεταγμένες φ, λ

Τα μη χωρικά δεδομένα περιγράφουν κάποια χαρακτηριστικά ενός αντικειμένου /στοιχείου και με την έννοια αυτή καλούνται περιγραφικά δεδομένα Τα περιγραφικά δεδομένα μπορεί να είναι μη χωρικά χαρακτηριστικά ενός χωρικού αντικειμένου, όπως όνομα, ταξινόμηση, χρώμα, ενώ μπορεί να είναι ποσοτικά ή ποιοτικά

• Ονόματα, επεξηγήσεις και επιγραφές

• Aριθμοί (πχ αρίθμηση οικοπέδων)

H διεύθυνση ενός ακινήτου (x, y) μπορεί να εντοπισθεί, επομένως χαρακτηρίζεται ως χωρικό δεδομένο και η θέση παραμένει αναλλοίωτη, ενώ ο ιδιοκτήτης μπορεί να αλλάξει και επομένως το όνομά του είναι περιγραφικό δεδομένο Μέσα από τις δομές

λειτουργίας των ΓΣΠ και τις δυνατότητες του λογισμικού είναι δυνατή η αμφίδρομη

σχέση μεταξύ χωρικών και περιγραφικών δεδομένων O χρήστης επιλέγει το γραφικό

(χωρικό) στοιχείο και με απλούστατο χειρισμό λαμβάνει τις περιγραφικές πληροφορίες που αντιστοιχούν σε αυτό

Mια γραφική οντότητα (ένα χωρικό στοιχείο) εντοπίζεται μέσα στον ψηφιακό χάρτη και τίθεται υπόψη του χρήστη, όταν αυτός επιλέγει από τη βάση περιγραφικών δεδομένων τη μη – χωρική πληροφορία που σχετίζεται με το συγκεκριμένο γραφικό στοιχείο

Τα ΓΣΠ: Αποτελούν μια τεχνολογία παραγωγής ψηφιακών προϊόντων (χάρτες, πίνακες κλπ.) Παρέχουν δυνατότητες συσχέτισης μεταξύ αναγκών και πληροφοριών για την κάλυψη οργανωτικών και διαχειριστικών λειτουργιών Παρέχουν τη δυνατότητα δημιουργίας μοντέλων που ορίζουν τις σχέσεις μεταξύ χωρικών

πληροφοριών και περιγραφικών πληροφοριών Δίνουν δυνατότητα πρόβλεψης φαινομένων με βάση τα μοντέλα συσχετίσεων που περιέχονται στη βάση πληροφοριών ή δημιουργίας υποθετικών καταστάσεων για τον έλεγχο και την αύξηση της ετοιμότητας κυρίως των κρατικών μηχανισμών

Η μετακίνηση μεταξύ των βάσεων χωρικών και περιγραφικών δεδομένων δίνει τη δυνατότητα όχι μόνον της εύρεσης κάποιου στοιχείου ή κάποιας πληροφορίας, αλλά και της χρησιμοποίησης πολλαπλών δεδομένων αποθηκευμένων

σε μεγάλο αριθμό αρχείων Τα εργαλεία αναζήτησης και η διαδικασία χωρικής

ανάλυσης επιτρέπουν πολλαπλές αναζητήσεις, εύρεση στοιχείων που πληρούν

συγκεκριμένες προϋποθέσεις ή διαθέτουν προκαθορισμένα από το χρήστη ιδιαίτερα χαρακτηριστικά

Οι δυνατότητες συνδυασμένης χρησιμοποίησης των χωρικών και των περιγραφικών πληροφοριών καθιστούν τα ΓΣΠ ισχυρότατα βοηθήματα για το σχεδιασμό ενεργειών και τη λήψη αποφάσεων Αυτό ισχύει τόσο για αποφάσεις που βασίζονται σε αντικειμενικά στοιχεία, στατιστικές αξιολογήσεις και πραγματικούς αριθμούς, όσο και για αποφάσεις που βασίζονται σε αρχές πολιτικής Οι αποφάσεις αυτής της κατηγορίας ακολουθούν διαφορετική λογική, όπου όμως ένα ΓΣΠ και πάλι μπορεί να δώσει τα υπάρχοντα στοιχεία και να προδιαγράψει τις επιπτώσεις των αποφάσεων σε θεωρητικό επίπεδο Τα ΓΣΠ βοηθούν στη λήψη αποφάσεων που αφορούν ένα πρόσωπο, μια μικρή επιχείρηση μέχρι την άσκηση πολιτικής από ένα κυβερνητικό σχήμα σε ένα τόπο

Εφαρμογές των ΓΣΠ

Σε κρατικό και κυβερνητικό επίπεδο:

• Καταγραφή και διαχείριση της δημόσιας και ιδιωτικής ακίνητης περιουσίας (κτηματολόγιο)

• Παρακολούθηση της υγείας του πληθυσμού, εντοπισμό επιδημιών στη

γένεσή τους, σχεδιασμό νοσηλευτικών κέντρων σε σχέση με την κατανομή του πληθυσμού

• Καταγραφή, τεκμηρίωση και προβολή των αρχαιολογικών ευρημάτων και μνημείων της χώρας

• Παρακολούθηση της εκπαίδευσης του πληθυσμού, συσχέτιση πληθυσμιακών δεδομένων και σχεδιασμού νέων εγκαταστάσεων εκπαίδευσης

• Διαχείριση δημογραφικών στοιχείων για την μακροπρόθεσμη πολιτική

ανάπτυξης

• Εθνική ασφάλεια και καταπολέμηση του εγκλήματος

Στη σημερινή κοινωνία των πληροφοριών δημόσιες υπηρεσίες, οργανισμοί, ιδιωτικές εταιρείες, ακόμη και απλοί πολίτες συλλέγουν διαφόρων ειδών πληροφορίες για τα θέματα που τους αφορούν και αναφέρονται στις δραστηριότητες άλλων πολιτών Η χρησιμοποίηση των πληροφοριών αυτών χωρίς περιορισμούς εγκυμονεί πολλούς κινδύνους για τις ίδιες τις δομές της κοινωνίας και του δημοκρατικού πολιτεύματος Σημαντικά θέματα στη χρήση και ανάπτυξη ΓΣΠ είναι:

Ιστορική εξέλιξη των ΓΣΠ

Τα χωρικά δεδομένα και οι μέθοδοι αποτύπωσης και διανομής της γης απασχόλησαν τις ανθρώπινες κοινωνίες από τη στιγμή που ο άνθρωπος σταμάτησε τη νομαδική ζωή και άρχισε η δημιουργία οργανωμένων οικισμών Με την πάροδο των αιώνων αναπτύχθηκαν οι διάφορες επιστήμες και ανάμεσα σε αυτές η Γεωδαισία και η Χαρτογραφία Παράλληλα άρχισε να γίνεται απαραίτητη η συγκέντρωση και αξιοποίηση πληροφοριών για τη γη και τις χρήσεις της

Ο πρώτος γνωστός συνδυασμός χαρτογραφικού υλικού και άλλων περιγραφικών πληροφοριών εμφανίστηκε στους γεωγραφικούς άτλαντες στα μέσα του 19ου αιώνα Σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκαν επάλληλοι χάρτες οι οποίοι, βασισμένοι στο ίδιο υπόβαθρο, απεικόνιζαν διαφορετικές λεπτομέρειες τοπικά ή χρονικά Η τεχνική αυτή, που χρησιμοποιείται ακόμη σήμερα, όταν λείπει η δυνατότητα ψηφιακής επεξεργασίας, θυμίζει πολύ τα επίπεδα σχεδίασης (layers) που χρησιμοποιούνται στα προγράμματα CAD και ΓΣΠ

Xάρτες που σχεδιάσθηκαν κατά την εκστρατεία του Μεγάλου Ναπολέοντα στη Ρωσία δείχνουν κινήσεις στρατευμάτων με ημερομηνίες, αριθμό και σύνθεση στρατιωτικών μονάδων και στοιχεία για τις καιρικές συνθήκες (αρχές 19ου αιώνα)

Γεωγραφικοί άτλαντες σε διάφορες χώρες από τα μέσα του 19ου αιώνα συσχέτιζαν χωρικές και περιγραφικές πληροφορίες (π.χ Ιρλανδία, για τους ιρλανδικούς σιδηροδρόμους - απεικονίζονται με τη μορφή επάλληλων χαρτών στοιχεία για τον πληθυσμό, τη γεωλογία και την τοπογραφία, Ολλανδία – απεικονίζονται δημογραφικές και στατιστικές πληροφορίες) Ο Dr John Snow χρησιμοποίησε ένα χάρτη που σημείωνε τους τόπους κατοικίας των θυμάτων της επιδημίας χολέρας στο Λονδίνο το 1854, για να συμπεράνει ότι η μετάδοση της ασθένειας οφειλόταν σε μολυσμένη κοινόχρηστη βρύση

Η επιστημονική και συστηματική ανάπτυξη των ΓΣΠ άρχισε από τις δεκαετίες του

1940 και 1950 Τότε εμφανίστηκαν και οι πρώτοι ηλεκτρονικοί υπολογιστές σε παρόμοιες εφαρμογές Στα μέσα περίπου της δεκαετίας του 1960 αναφέρονται οι πρώτες εφαρμοσμένες και ολοκληρωμένες προσπάθειες Η ανάπτυξη των ΓΣΠ βασίσθηκε, μεταξύ άλλων σε βελτιώσεις στα υπολογιστικά συστήματα, ειδικά στο θέμα της διαχείρισης γραφικών στοιχείων, στην ανάπτυξη των θεωριών συσχέτισης του χώρου με ανθρωπολογικά, δημογραφικά και γεωγραφικά στοιχεία, και στην ανάπτυξη των διαδικασιών προστασίας του περιβάλλοντος

Το πρώτο μεγάλο ΓΣΠ που αναπτύχθηκε ήταν το Canada Geographic Information System (CGIS) To σύστημα αυτό δημιουργήθηκε κατά τη δεκαετία του

60 με σκοπό να παράγει στατιστικά αγροτικά στοιχεία για την αποτελεσματικότερη ανάπτυξη των χρήσεων γης στις αγροτικές περιοχές του Καναδά Τα στοιχεία που περιείχε αναπτύσσονταν σε επτά χαρτογραφικά επίπεδα με τη μορφή των επάλληλων, αλλά ψηφιοποιημένων με ειδικό σαρωτή, χαρτών Την ίδια περίπου εποχή ένας αρκετά μεγάλος αριθμός λογισμικών προϊόντων για αυτοματοποιημένη χαρτογραφία και ΓΣΠ άρχισε να παράγεται στο Laboratory of Computer Graphics and Spatial Analysis του Πανεπιστημίου του Harvard

Τo 1969 ιδρύθηκε η εταιρεία Environmental Systems Research Institute (ESRI) η οποία παρήγαγε λογισμικό βασισμένο στις τεχνικές και εφαρμογές του Harvard To 1980 η ESRI παρουσίασε στην αγορά το ΑRC/INFO Το ΑRC/INFO ήταν το πρώτο πρόγραμμα ΓΣΠ που εκμεταλλεύθηκε τις δυνατότητες των super – mini ηλεκτρονικών υπολογιστών που κατασκευάστηκαν από εταιρείες, όπως η ΙΒΜ Άλλα λογισμικά πακέτα ΓΣΠ που χρησιμοποιήθηκαν κυρίως στις Η.Π.Α κατά τις δεκαετίες του 1960 και 1970:

• Το Minnesota Land Management Information System (MLMIS)

• Το NARIS για την αποθήκευση και διαχείριση δεδομένων του φυσικού περιβάλλοντος

Το MIDAS για τη διαχείριση του δασικού περιβάλλοντος

• Το STORET για την καταγραφή υδρολογικών δεδομένων

Όλα τα παραπάνω συστήματα λειτουργούσαν σε mainframe συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών με υψηλό κόστος και ιδιαίτερη δυσχέρεια στη λειτουργία Τα περισσότερα από τα πρώτα συστήματα ΓΣΠ έπαυσαν να χρησιμοποιούνται από τις αρχές της δεκαετίας του 1980, οπότε η κατασκευή Workstations (Sun, HP, Apollo, Intergraph) οδήγησε στη σύνταξη νέου λογισμικού

σε λειτουργικό σύστημα UNIX Aυτά τα υπολογιστικά συστήματα ήταν οι κύριες πλατφόρμες χρήσης των ΓΣΠ μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990 Με τη δημιουργία ισχυρών Personal Computer (PC) και τα λειτουργικά συστήματα Windows η σύνταξη λογισμικού για ΓΣΠ μπήκε σε μια νέα εποχή με ιδιαίτερα φιλικό προς το χρήστη περιβάλλον εργασίας (user interface) και ιδιαίτερα χαμηλό κόστος ανάπτυξης και λειτουργίας Σήμερα δεκάδες εταιρείες σε όλο τον κόσμο παράγουν λογισμικό για εφαρμογές ΓΣΠ

και κάρτα ήχου για εισαγωγή και δημιουργία ήχων (Multimedia) Επίσης περιλαμβάνονται συστήματα αποθήκευσης δεδομένων όπως σκληροί δίσκοι, CD-R, CD-RW, DVD-R/RW, συστήματα μαζικής αποθήκευσης (jukebox), και Storage Area Networks Όλα αυτά μπορούν να βρίσκονται σε ένα τοπικό δίκτυο υπολογιστών (Local Area Network, LAN) ή δίκτυο ευρείας περιοχής (Wide Area Network, WAN) για την ταυτόχρονη εργασία πολλών χρηστών

Στις συσκευές εισόδου πληροφοριών και δεδομένων περιλαμβάνονται το πληκτρολόγιο, οι ψηφιοποιητές (digitizers), οι σαρωτές (scanners) και οποιαδήποτε συσκευή παρέχει ψηφιακά αποτελέσματα (π.χ zip-drive, κάμερα video) Στις συσκευές εξόδου αποτελεσμάτων περιλαμβάνονται οι εκτυπωτές (printers) διαφόρων ειδών (laser, inkjet, μονόχρωμοι ή έγχρωμοι), οι σχεδιογράφοι (plotters) διαφόρων ειδών (διανυσματικοί με πενάκια, inkjet, θερμο-ηλεκτρικοί) και τα ψηφιακά προϊόντα (CD-R, DVD-R, κλπ.)

Το λογισμικό αποτελείται συνήθως από ξεχωριστά υποπρογράμματα που το καθένα εκτελεί διαφορετική εργασία, αλλά όλα συνεργάζονται μεταξύ τους Τέτοια υποπρογράμματα μπορεί να εκτελούν ενδεικτικά τις παρακάτω εργασίες:

• Έλεγχο της διαδικασίας εισόδου δεδομένων (γραφικών) με ψηφιοποίηση ή σάρωση ή υπολογισμό από μετρήσεις υπαίθρου

• Έλεγχο της διαδικασίας εισόδου περιγραφικών δεδομένων

• Αποθήκευση στις βάσεις γραφικών και περιγραφικών δεδομένων

Το λογισμικό σε ένα ΓΣΠ πρέπει να έχει ορισμένες δυνατότητες Πρέπει να επιτρέπει την ανάλυση των δεδομένων σε ότι αφορά τη θέση τους, τις σχέσεις μεταξύ τους και τις ιδιότητές τους Πρέπει να παρέχει διάφορες επεξεργασίες μετατροπής των ιδιοτήτων ή της εμφάνισης διαφόρων δεδομένων, όπως μετασχηματισμοί από ένα προβολικό σύστημα σε ένα άλλο, αλλαγή κλίμακας κλπ και να επιτρέπει την παρουσίαση των αποτελεσμάτων και εκτύπωση αυτών με διάφορες μορφές (χάρτες, τρισδιάστατες απεικονίσεις, πίνακες, χάρτες με γραφήματα, χάρτες με διάφορες πληροφορίες κλπ.) Πρέπει επίσης να υπάρχει η δυνατότητα προσαρμογής του ΓΣΠ

σε ειδικές ανάγκες του χρήστη μέσα από μια διαδικασία προγραμματισμού με ιδιαίτερη γλώσσα ή κοινή γλώσσα προγραμματισμού

Τα δεδομένα σε ένα ΓΣΠ – Εισαγωγή & Έξοδος

Τα δεδομένα που εισάγονται στο ΓΣΠ αποτελούνται από χωρικές και περιγραφικές πληροφορίες Οι χωρικές πληροφορίες αφορούν κατά κύριο λόγο το ψηφιακό χαρτογραφικό υπόβαθρο στο οποίο βασίζεται το ΓΣΠ Οι ψηφιακοί χάρτες μπορούν

να προκύψουν με διαφόρους τρόπους, όπως π.χ από επίγειες τοπογραφικές ή κτηματολογικές εργασίες, φωτογραμμετρικά δεδομένα, ψηφιοποίηση υπαρχόντων

«χάρτινων» χαρτών κλπ Οι περιγραφικές πληροφορίες συλλέγονται από υπάρχοντα ηλεκτρονικά ή συμβατικά αρχεία, εκθέσεις, συζητήσεις ή και από τη συμπλήρωση ερωτηματολογίων Η ακρίβεια, εγκυρότητα και επικαιρότητα των κάθε είδους πληροφοριών αποτελούν κρίσιμους παράγοντες για την επιτυχία ή την αποτυχία του έργου της δημιουργίας και της χρησιμοποίησης ενός ΓΣΠ

Μεγάλη σημασία για την αποτελεσματική χρήση ενός ΓΣΠ έχουν και οι δυνατότητες απεικόνισης των αποτελεσμάτων και της παραγωγής προϊόντων από την επεξεργασία των αποθηκευμένων σε αυτό πληροφοριών Η πιο απλή περίπτωση είναι

η απεικόνιση των αποτελεσμάτων με τη μορφή χαρτών και πινάκων στην οθόνη του ηλεκτρονικού υπολογιστή

Ένα ολοκληρωμένο ΓΣΠ επιτρέπει τη σύνταξη θεματικών χαρτών, όπου με κατάλληλους συμβολισμούς δείχνονται τα ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά των περιγραφικών πληροφοριών, την εξαγωγή των αποτελεσμάτων σε ψηφιακή μορφή, σε format αναγνώσιμο από άλλα προγράμματα, την έξοδος αναλυτικών στατιστικών στοιχείων με τη μορφή αριθμών και διαγραμμάτων, τη δημιουργία νέων αρχείων με δευτερογενή στοιχεία, και τη χρησιμοποίηση των αποτελεσμάτων της χωρικής ανάλυσης σε εκθέσεις και αναλύσεις

Η σωστή οργάνωση της μεθοδολογίας της εργασίας και η εκπαίδευση και αποτελεσματική απόδοση του προσωπικού είναι πολύ σημαντικοί παράγοντες που καθορίζουν την επιτυχή έκβαση κάθε είδους εργασίας εφαρμογής ενός ΓΣΠ Η διαδικασία εισαγωγή δεδομένων σε ένα ΓΣΠ περιλαμβάνει τα εξής βήματα:

Ο χάρτης ως υπόβαθρο των ΓΣΠ

Tα ΓΣΠ βασίζονται στη διαχείριση πληροφοριών που έχουν άμεση σχέση με το γεωγραφικό χώρο, περιέχουν δηλαδή δεδομένα με γεωγραφική ταυτότητα Θα πρέπει συνεπώς να λειτουργούν με υπόβαθρο ένα αναλυτικό περιβάλλον που επιτρέπει τον χωρικό ή γεωγραφικό εντοπισμό Αυτό το περιβάλλον είναι ο χάρτης Κάθε χάρτης συντάσσεται με βάση ένα σύστημα αναφοράς, ως προς το οποίο κάθε γραφική οντότητα χαρακτηρίζεται ή περιγράφεται από συντεταγμένες Έτσι έχουμε χάρτες:

• διαφορετικών κλιμάκων

• τυπωμένοι σε χαρτί

• ηλεκτρονικοί χάρτες (πρόγραμμα Η/Υ)

• βάσεις χαρτογραφικών δεδομένων με τα αναλυτικά στοιχεία του χάρτη σε κατάλληλο format

O κλασικός χάρτινος χάρτης προκύπτει από την προβολή της φυσικής επιφάνειας του εδάφους και των επικείμενων λεπτομερειών πάνω σε ένα επίπεδο με τη βοήθεια του κατάλληλου προβολικού συστήματος Ο ηλεκτρονικός χάρτης που απεικονίζεται στην οθόνη του Η/Υ να είναι ένας απλής μορφής εικονικός χάρτης που προκύπτει από επεξεργασία πραγματικών μετρήσεων υπαίθρου ή ψηφιοποίηση του πραγματικού χάρτη και στη συνέχεια μετασχηματίζεται με τον κατάλληλο μετασχηματισμό από το σύστημα αναφοράς του πραγματικού χάρτη στο σύστημα αναφοράς της οθόνης

Η σύγχρονη τεχνολογία με τη χρήση Η/Υ επιτρέπει τη σύνταξη και άλλων μορφών «εικονικών» (virtual) χαρτών και παραγώγων, όπως απεικόνιση του ανάγλυφου του εδάφους με τη βοήθεια ψηφιακών μοντέλων (Digital Terrain Model, DTM), στερεοσκοπικές απεικονίσεις στο χώρο μετά από επεξεργασία κλπ Η χρησιμοποίηση υπαρχόντων χαρτών για τη δημιουργία ψηφιακού υποβάθρου σε ένα ΓΣΠ πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή Παράγοντες που πρέπει να μελετώνται είναι:

σε αυτόν Ως κλίμακα ενός χάρτη ορίζεται η σταθερή σχέση που υπάρχει μεταξύ των γραμμών του σχεδίου και των ομολόγων με αυτές γραμμών του εδάφους, δηλαδή ο λόγος ομοιότητας ανάμεσα στην εικόνα και το εικονιζόμενο

Η κλίμακα παριστάνεται με ένα κλάσμα που έχει αριθμητή τη μονάδα (1) και παρονομαστή έναν αριθμό, συνήθως πολλαπλάσιο ή δύναμη του 10 (για χώρες που έχουν ως μονάδα μήκους το μέτρο (m)), πχ 1:5000 Mια κλίμακα γίνεται τόσο μικρότερη, όσο αυξάνεται ο παρονομαστής του κλάσματος και τόσο μεγαλύτερη, όσο αυτός μειώνεται Αυτό που πρέπει να προσεχθεί ιδιαίτερα κατά τη χρησιμοποίηση ενός χάρτινου χάρτη σε ένα ΓΣΠ είναι το γεγονός ότι η κλίμακα του αρχικού χάρτη καθορίζει κατά απόλυτο τρόπο την ακρίβεια κάθε παραγώγου χαρτογραφικού προϊόντος

Η δημιουργία χαρτών μικρότερων κλιμάκων από αυτήν του χάρτινου χάρτη μπορεί

να είναι επιτρεπτή, γιατί με τη σμίκρυνση γίνεται γενίκευση των λεπτομερειών Η δημιουργία χαρτών μεγαλυτέρων κλιμάκων αφενός μεν αυξάνει τα σφάλματα του αρχικού χάρτη και αφετέρου δεν βελτιώνει τη λεπτομέρεια απεικόνισης, καθώς ο χάρτης σε μεγαλύτερες κλίμακες υστερεί σημαντικά σε λεπτομέρεια απεικόνισης

Έτσι, ένας χάρτης κλίμακας 1:5000 που προήλθε από δεδομένα ψηφιοποίησης χάρτη κλίμακας 1:20.000 απεικονίζει την έκταση που περιέχει σε μεγαλύτερο μέγεθος, αλλά

με λεπτομέρεια και ακρίβεια που δεν παύει να είναι εκείνη της κλίμακας 1:20.000

Σχεδίαση χαρτών σε ενιαίο χαρτογραφικό σύστημα

Οι χάρτες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του ψηφιακού υποβάθρου στα ΓΣΠ μπορεί να αναφέρονται σε διαφορετικά γεωδαιτικά συστήματα αναφοράς ή Datum και προβολικά συστήματα Τα γεωδαιτικά συστήματα αναφοράς ή Datum καθορίζουν το σχήμα και το μέγεθος της Γης Η προβολή του σημείου πάνω στην επιφάνεια ορίζεται από τις συντεταγμένες του που αναφέρονται σε ένα καθορισμένο σύστημα αξόνων Μέχρι σήμερα έχουν χρησιμοποιηθεί εκατοντάδες διαφορετικά Datum για τη γήινη σφαίρα ή τοπικά σε διάφορα κράτη Σήμερα τα γεωδαιτικά συστήματα αναφοράς μπορεί να είναι από επίπεδες επιφάνειες για μικρής έκτασης τοπογραφικές εργασίες μέχρι σύνθετα συστήματα που καλύπτουν ολόκληρη τη Γη και περιγράφουν το μέγεθος και τη μορφή της

Το Γεωειδές

Εάν η Γη αποτελούνταν από ένα ομογενές υγρό που βρίσκεται σε ηρεμία, τότε η γήϊνη επιφάνεια θα είχε τη μορφή ενός ελλειψοειδούς εκ περιστροφής γύρω από το μικρό του άξονα Θεωρούμε τη μέση στάθμη της θάλασσας (ΜΣΘ) να προεκτείνεται κάτω από την ξηρά και να περικλείει ολόκληρη τη Γη Η επιφάνεια αυτή ονομάζεται

γεωειδές (Geoid) και είναι επιφάνεια πολύπλοκη, την οποία δεν μπορούμε να

αναπαραστήσουμε με κάποιες απλές μαθηματικές εκφράσεις

Για τον προσδιορισμό του γεωειδούς χρησιμοποιούνται γεωδαιτικές μετρήσεις, μετρήσεις GPS, μετρήσεις του πεδίου της γήϊνης βαρύτητας και αστρονομικές παρατηρήσεις Η ΜΣΘ της θάλασσας δεν είναι μία σταθερή επιφάνεια, αλλά μεταβάλλεται υπό την επίδραση διαφόρων γεωδυναμικών και μη παραγόντων, προσδιορίζεται δε με μακροχρόνιες μετρήσεις με τη βοήθεια ειδικών οργάνων, των παλιρροιογράφων Πάνω στο γεωειδές προβάλλονται κατά τη διεύθυνση της

κατακόρυφου (νήμα της στάθμης, διεύθυνση της βαρύτητας) τα διάφορα σημεία που βρίσκονται πάνω στη φυσική επιφάνεια της Γης, ενώ η κατακόρυφη απόσταση ενός σημείου από αυτό αποτελεί το απόλυτο υψόμετρο του σημείου που ονομάζεται και ορθομετρικό υψόμετρο Η

Το γήινο ελλειψοειδές

Επειδή το γεωειδές δεν ανήκει σε καμιά από τις γνωστές μαθηματικές επιφάνειες, αντικαθίσταται για υπολογισμούς από ένα οριζόντιο επίπεδο (για περιορισμένα τμήματα της γήινης επιφάνειας), από τη γήινη σφαίρα (για μεγαλύτερα τμήματα της γήινης επιφάνειας, όταν το επιτρέπει η απαιτούμενη ακρίβεια) ή από ένα ελλειψοειδές

εκ περιστροφής που είναι πεπλατυσμένο στους πόλους, έχει για κέντρο το κέντρο μάζας της Γης και άξονα περιστροφής που συμπίπτει περίπου με τον άξονα

περιστροφής της Γης Αυτό το ελλειψοειδές λέγεται γήινο ελλειψοειδές

θέση ενός σημείου πάνω στο γήινο ελλειψοειδές μπορεί να ορισθεί από τις καρτεσιανές συντεταγμένες του Χ, Υ, Ζ ως προς ένα τρισορθογώνιο σύστημα αξόνων

Oxyz Η θέση ενός σημείου μπορεί να προσδιορισθεί με τις ελλειψοειδείς ή

γεωδαιτικές συντεταγμένες του που είναι το πλάτος φ και το μήκος λ Το πλάτος φ

ενός σημείου Ρ πάνω στην επιφάνεια του γήινου ελλειψοειδούς είναι η γωνία που σχηματίζεται, από την κάθετο στο γήινο ελλειψοειδές (στο σημείο Ρ) με το ισημερινό επίπεδο Το φ παίρνει τιμές από – 90ο (ή 90ο S) στο Νότιο πόλο (South, S) ως + 90ο(ή 90ο Ν) στο Βόρειο πόλο (North, N), με μηδέν στον ισημερινό

Το μήκος λ ενός σημείου P πάνω στην επιφάνεια του γήινου ελλειψοειδούς είναι η

δίεδρη γωνία που σχηματίζεται από το μηδενικό μεσημβρινό επίπεδο και το αντίστοιχο μεσημβρινό επίπεδο που διέρχεται από το Ρ Οι τιμές του λ μεταβάλλονται

από 0ο (στον μεσημβρινό αφετηρίας) ως 360ο με φορά προς ανατολάς (East, E) Το λ μετράται και με φορά προς δυσμάς (West, W) λ = + 22ο (ή 22ο Ε) και λ = + 338ο (ή

338ο Ε ή 22ο W)

Η κάθετη απόσταση ενός σημείου της γήινης επιφάνειας από το ελλειψοειδές λέγεται

γεωμετρικό υψόμετρο h και δεν μπορούμε να το μετρήσουμε άμεσα Συνδέεται

όμως με το ορθομετρικό υψόμετρο του σημείου ως προς το γεωειδές σύμφωνα με τη σχέση: h = H + N όπου με Ν συμβολίζονται οι αποχές του γεωειδούς από την επιφάνεια του ελλειψοειδούς Οι αποχές αυτές ονομάζονται και υψόμετρα του γεωειδούς

Με διάφορες μετρήσεις τελική επιδίωξη είναι ο υπολογισμός ενός ελλειψοειδούς εκ περιστροφής τέτοιου, ώστε οι αποκλίσεις του γεωειδούς από αυτό να γίνονται ελάχιστες για την ιδιαίτερη περιοχή Έτσι χρησιμοποιούνται τοπικά από διάφορες χώρες διαφορετικά ελλειψοειδή αναφοράς, αυτά που προσαρμόζονται καλύτερα στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε περιοχής Κάθε τοπικά καλύτερα προσαρμοζόμενο ελλειψοειδές αποτελεί μέρος του αντίστοιχου γεωδαιτικού συστήματος αναφοράς

(DATUM) Ένα τοπικό γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς ορίζεται από τα παρακάτω στοιχεία:

• Το ελλειψοειδές εκ περιστροφής με όλα τα μαθηματικά στοιχεία που το ορίζουν

• Ένα γνωστό σημείο το οποίο καλείται αφετηρία του συστήματος αναφοράς ή θεμελιώδες ή βασικό σημείο του συστήματος αναφοράς

• Τις συνιστώσες της απόκλισης της κατακόρυφου και το υψόμετρο του γεωειδούς (ξ, η, Ν) στο θεμελιώδες σημείο του συστήματος αναφοράς

• Τη συνθήκη ότι ο μικρός άξονας του ελλειψοειδούς είναι παράλληλος με τον άξονα περιστροφής της Γης

• Ένα κατάλληλο προβολικό σύστημα

• Τις συντεταγμένες των τριγωνομετρικών σημείων του κρατικού δικτύου με τα αντίστοιχα ορθομετρικά υψόμετρα

Προβολικά συστήματα

Τα προβολικά συστήματα χρησιμοποιούνται για να απεικονίζουν ή να προβάλλουν σημεία που ανήκουν σε μία επιφάνεια αναφοράς πάνω σε μία άλλη επιφάνεια Με τον τρόπο αυτό τα γεωμετρικά ή φυσικά χαρακτηριστικά της πρώτης επιφάνειας μεταφέρονται μέσω μιας αμφιμονοσήμαντης αντιστοιχίας πάνω στη δεύτερη Όταν η πρώτη επιφάνεια είναι το ελλειψοειδές αναφοράς, τότε η προβολή πάνω σε ένα

επίπεδο παράγει ένα χάρτη που ονομάζεται γεωδαιτικός Όταν η πρώτη επιφάνεια είναι η σφαιρική Γη, τότε παράγεται ένας χάρτης που λέγεται γεωγραφικός

Η χρήση διαφορετικών προβολικών συστημάτων μπορεί να προκαλέσει παραμορφώσεις στο χάρτη Σε περίπτωση που το πρωτότυπο διαθέσιμο χαρτογραφικό υλικό αποτελείται από χάρτες διαφορετικών γεωδαιτικών ή/και προβολικών συστημάτων, τότε είναι απαραίτητο, αφού επιλεγεί το σύστημα αναφοράς του ΓΣΠ, να γίνουν μετασχηματισμοί όλων των χαρτογραφικών δεδομένων που δεν αναφέρονται σε αυτό έτσι, ώστε το τελικό ψηφιακό υπόβαθρο του ΓΣΠ να είναι ενιαίο Κάθε μετασχηματισμός συντεταγμένων, ανάλογα και με τον αλγόριθμο που χρησιμοποιείται, εισάγει ένα σφάλμα στο τελικό αποτέλεσμα, το οποίο θα πρέπει

να συνεκτιμηθεί κατά τα επόμενα στάδια της εργασίας

Γεωδαιτικά συστήματα αναφοράς και προβολικά συστήματα που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα

Στην Ελλάδα χρησιμοποιούνται σήμερα διάφορα γεωδαιτικά συστήματα αναφοράς

σε συνδυασμό με διάφορα προβολικά συστήματα Μέχρι πριν από λίγα χρόνια:

• το (παλιό) Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς ή (παλιό) Ελληνικό

Datum (GRD)

• το Ευρωπαϊκό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (ED 50)

• το Νέο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς ή Νέο Ελληνικό DATUM (δεν χρησιμοποιήθηκε ιδιαίτερα)

Ο πολύ μεγάλος αριθμός φύλλων χάρτη σε προβολή Hatt, ενώ παρέχει ικανοποιητική ακρίβεια για την εκτέλεση γεωδαιτικών υπολογισμών σε μικρές περιοχές (όσο κοντύτερα στο κέντρο ενός φύλλου χάρτη βρισκόμαστε, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια), δεν επαρκεί για την ενιαία χαρτογράφηση της χώρας

Στο παλιό Ελληνικό DATUM και την προβολή Hatt βασίζονται οι χάρτες της Τοπογραφικής Υπηρεσίας του Υπουργείου Γεωργίας (διανομές αγροκτημάτων, αναδασμοί) και η σύνταξη ορισμένων χαρτών από τη Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού Η Τ.Υ.Υ.Γ χρησιμοποιεί και υποδιαιρέσεις ενός μεγάλου φύλλου χάρτη, τα λεγόμενα μικρά φύλλα χάρτη που έχουν πλευρές 6΄ x 6΄ Κάθε μεγάλο φύλλο υποδιαιρείται σε 25 μικρά

Το παλιό Ελληνικό DATUM βασίζεται στο ελλειψοειδές αναφοράς του Bessel, στο οποίο όμως οι επίπεδες συντεταγμένες εκφράζονται στο σύστημα της Εγκάρσιας Μερκατορικής Προβολής 3ο (ΤΜ3ο) Το σύστημα αυτό έχει μόνο τρεις ζώνες και έτσι τρία μόνο ανεξάρτητα συστήματα συντεταγμένων, οπότε πλεονεκτεί σημαντικά έναντι των 132 διαφορετικών συστημάτων της προβολής Hatt Το σύστημα αυτό εφαρμόσθηκε από το Υπουργείο Χωροταξίας, Οικισμού και Περιβάλλοντος για τις ανάγκες της Επιχείρησης Πολεοδομικής Ανασυγκρότησης (ΕΠΑ) από το 1982 μέχρι την αποδοχή του νέου ελληνικού συστήματος αναφοράς ΕΓΣΑ 87

Το Νέο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987 (ΕΓΣΑ 87)

χρησιμοποιεί το ελλειψοειδές GRS 80 και τοποθετήθηκε με παράλληλη μετάθεση ως προς το Παγκόσμιο Σύστημα BTS 87 έτσι, ώστε να προσαρμόζεται καλύτερα στο γεωειδές που καλύπτει τον ηπειρωτικό χώρο της Ελλάδος Ως προβολικό σύστημα εδώ χρησιμοποιείται η Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή σε μια ζώνη με κεντρικό μεσημβρινό λ = 24ο, συντελεστή κλίμακας κατά μήκος του κεντρικού μεσημβρινού ίσο με 0.9996 και προσθετική σταθερά 500.000 m στις τετμημένες

Το ΕΓΣΑ 87 ορίσθηκε με βάση τα πλέον πρόσφατα γεωδαιτικά στοιχεία και παρέχει ένα ενιαίο και μοναδικό σύστημα συντεταγμένων για όλο τον ελλαδικό χώρο Παρέχει δυνατότητα ενιαίας αναλυτικής έκφρασης των κάθε είδους πληροφοριών που σχετίζονται με το χώρο για όλη την Ελλάδα, χωρίς μετασχηματισμούς Δίνει τη δυνατότητα άμεσης εφαρμογής του δορυφορικού συστήματος εντοπισμού θέσης GPS, αφού είναι απόλυτα συμβατό με το Παγκόσμιο Σύστημα WGS 84 που χρησιμοποιείται από το GPS Έχει την ίδια κλίμακα και προσανατολισμό με το

Παγκόσμιο Σύστημα Αναφοράς ITRF, το Ευρωπαϊκό EUREF και το σύστημα WGS

84 του GPS Χρησιμοποιείται για όλες τις νέες γεωδαιτικές εργασίες που γίνονται στην Ελλάδα

Πηγές χαρτογραφικού υλικού για τον ελλαδικό χώρο

Ο χάρτης ως παράγωγο των ΓΣΠ

O χάρτης, κυρίως στην παραδοσιακή χάρτινη μορφή του, αποτελεί το κύριο μέσο απεικόνισης και κατανόησης των χωρικών δεδομένων και των σχέσεων μεταξύ τους

Τα περισσότερα προγράμματα ΓΣΠ διαθέτουν δυνατότητες σύνταξης και σύνθεσης χαρτών υψηλού αισθητικού αποτελέσματος που συνδυάζονται με τις άλλες δυνατότητες αποθήκευσης, επεξεργασίας δεδομένων και εκτέλεσης χωρικών αναλύσεων

Οι χάρτες και οι ψηφιακές αντίστοιχες απεικονίσεις αποτελούν συμβολικές αναπαραστάσεις ή γενικεύσεις του πραγματικού κόσμου Απλούστευση της πραγματικότητας, ο βαθμός της οποίας εξαρτάται από το είδος του χάρτη και συμβολισμός λεπτομερειών και σχέσεων ανάμεσα στα δεδομένα Ένας καλός επικοινωνιακός χάρτης πρέπει να μεταφέρει προς τους χρήστες του τις απαραίτητες πληροφορίες, για να τους ενημερώσει, να τους διδάξει ή ακόμη και να τους πείσει

Η σύνταξη του χάρτη

Για τη σύνταξη ενός χαρτογραφικού προϊόντος παραδοσιακής ή ηλεκτρονικής μορφής θα πρέπει να συνεκτιμώνται οι ακόλουθοι παράγοντες:

• Ο σκοπός για τον οποίο γίνεται η σύνταξη του χάρτη

• Οι πιθανοί χρήστες του χάρτη

• Οι εφαρμογές στις οποίες θα χρησιμοποιηθεί ο συγκεκριμένος χάρτης

• Τα δεδομένα που υπάρχουν ή πρέπει να συγκεντρωθούν, για να καταστεί δυνατή η δημιουργία του χάρτη

• Οι τεχνικές δυνατότητες που είναι διαθέσιμες για τη σύνθεση και εκτύπωση του χάρτη

Η χρησιμοποίηση ενός χάρτη ως επικοινωνιακού μέσου προϋποθέτει την κατά το δυνατό καλύτερη σχεδίασή του στο προβλεπόμενο μέγεθος, την πληρότητα πληροφοριών για τον χρήστη, τη χρήση κατάλληλων χαρτογραφικών συμβολισμών και γραμμάτων Βασικά στοιχεία ενός χάρτη είναι η κλίμακα σχεδίασης, η οποία μπορεί να είναι αριθμητική ή γραφική και ο προσανατολισμός του χάρτη, με τη σχεδίαση βέλους που δείχνει τη διεύθυνση του γεωγραφικού βορρά Άλλα στοιχεία περιλαμβάνουν:

Περιλαμβάνονται σύμβολα για την παράσταση παρόμοιων γεωμετρικά γραφικών στοιχείων που έχουν όμως διαφορετικά χαρακτηριστικά ή απεικονίζουν διαφορετικά στοιχεία του πραγματικού κόσμου Άλλο είδος γραμμής θα παραστήσει ένα δρόμο και άλλο είδος γραμμής θα παραστήσει ένα ποτάμι Επίσης περιλαμβάνονται σύμβολα για την παράσταση ομοειδών γραφικών στοιχείων που διαφέρουν ως προς κάποια ποιοτικά χαρακτηριστικά Άλλο είδος γραμμής θα παραστήσει ένα δρόμο με δύο λωρίδες κυκλοφορίας και άλλο ένα δρόμο με τέσσερις,

με άλλο χρώμα θα συμβολιστεί μια αγροτική περιοχή με δημητριακά και με άλλο μια

περιοχή με δάσος Δίνονται σύμβολα για την παράσταση δεδομένων που διαφέρουν

ως προς κάποια μετρήσιμα ποσοτικά χαρακτηριστικά Για παράδειγμα, πληθυσμιακά στοιχεία πόλεων παριστάνονται με κύκλους ακτίνας ανάλογης με τον πληθυσμό

Η διάκριση μεταξύ περιοχών του χάρτη που απεικονίζουν διαφορετικά ποιοτικά ή ποσοτικά χαρακτηριστικά γίνεται συνήθως με τόνους του γκρι, με διάφορες διαγραμμίσεις, με διάφορα χρώματα (πολυχρωμία) ή με τόνους του ίδιου χρώματος (πολυτονία)

Κατά την αναγραφή γραμμάτων σε χάρτες, χρησιμοποιούνται κατάλληλες γραμματοσειρές σε τύπο, μέγεθος και θέση Γίνεται αναγραφή ονομάτων κατά μήκος επιμηκών γραφικών στοιχείων (π.χ γραμμή που παριστάνει ποταμό) Αποφεύγεται η αναγραφή ονομάτων με τρόπο που να διασταυρώνονται με άλλες γραμμές του χάρτη ενώ γίνεται και αναγραφή υψομέτρου με διακοπή της σχεδίασης των υψομετρικών καμπυλών

Τα προγράμματα CAD και τα προγράμματα ΓΣΠ παρέχουν πολλές πρόσθετες δυνατότητες οπτικής απεικόνισης των χαρτογραφικών δεδομένων όπως:

Δεδομένα ενός ΓΣΠ: Οντότητες, αντικείμενα και περιγραφικά χαρακτηριστικά

Aπεικόνιση του πραγματικού κόσμου σε ένα ΓΣΠ είναι ουσιαστική απλοποίηση απόψεων της πραγματικότητας Οι οντότητες (entities) του πραγματικού κόσμου στο ΓΣΠ αντιπροσωπεύονται από χωρικά αντικείμενα (objects) τα οποία σχετίζονται με χαρακτηριστικά (attributes) τα οποία περιγράφουν τις ιδιότητες της οντότητας Τα κύρια χωρικά αντικείμενα ή στοιχεία ενός ΓΣΠ είναι τα σημεία, οι γραμμές και τα πολύγωνα

Σημεία

Τα σημεία είναι ο απλούστερος τύπος των χωρικών αντικειμένων Δεν έχουν φυσικές

ή χωρικές διαστάσεις ενώ χαρακτηρίζονται από τις συντεταγμένες τους Αντιπροσωπεύουν θέσεις συγκεκριμένων συμβάντων ή αντικειμένων και οι οντότητες που αποδίδουν δεν εμφανίζονται με το πραγματικό τους μέγεθος Ανάλογα

με το χώρο που ανήκουν (πραγματικό κόσμο ή ΓΣΠ) μπορεί να αποδίδουν σημειακές οντότητες, σημειακά αντικείμενα, ή σημειακά χαρακτηριστικά Κριτήριο για τον καθορισμό των σημειακών οντοτήτων είναι η κλίμακα σχεδίασης /αναπαράστασης /μελέτης Για τις οντότητες που αναπαρίστανται ως σημειακές, η θέση τους αποτελεί σημαντικό χαρακτηριστικό, ενώ δεν συμβαίνει το ίδιο με το εμβαδόν τους Παραδείγματα σημειακών οντοτήτων είναι: στάσεις λεωφορείων, σημεία εγκληματικών πράξεων, πηγάδια, φωλιές ζώων ή πουλιών, φρεάτια υπονόμων, κλπ

Γραμμές

Οι γραμμές είναι μονοδιάστατα αντικείμενα με αρχή και τέλος, με μήκος, αλλά χωρίς

πλάτος Αναφέρονται σε υφιστάμενα ή υλοποιημένα τεχνητά δίκτυα εξυπηρετήσεων (δρόμοι, σιδηροδρομικές γραμμές, γραμμές παροχών (ηλεκτρικό, τηλέφωνο, ύδρευση, άρδευση, κλπ), αεροπορικές γραμμές (κόμβοι και διαδρομές-αεροδιάδρομοι), φυσικά δίκτυα (ποταμός με τους παραποτάμους του, τυπικές διαδρομές μεταναστευτικών πουλιών) Μπορεί να αναφέρονται σε μη υλοποιημένα όρια ή μελλοντικές κατασκευές, όπως είναι διοικητικά όρια περιοχών ή μη υλοποιημένες μελέτες κατασκευών και δικτύων Οι γραμμικές οντότητες του πραγματικού κόσμου μετατρέπονται αντίστοιχα σε συγκεκριμένα γραμμικά αντικείμενα στο ΓΣΠ Αυτά συνήθως αποτελούν τμήματα δικτύων γραμμών (π.χ οδικό δίκτυο, δίκτυο ηλεκτρισμού κλπ.) και ως εκ τούτου χαρακτηρίζονται ως αντικείμενα γραμμικών δικτύων

Τα γραμμικά αντικείμενα δικτύων αποτελούνται από κόμβους (nodes) και

γραμμές σύνδεσης (links) Οι κόμβοι (nodes) είναι σημεία διασταυρώσεων

διαφορετικών διαδρομών ή αρχή /τέλος μιας διαδρομής Κάθε κόμβος χαρακτηρίζεται από το σθένος, που είναι ο αριθμός των διαδρομών /συνδέσεων που καταλήγουν σε αυτόν Για παράδειγμα, κόμβοι 4ου βαθμού είναι τα σημεία διασταύρωσης δύο δρόμων, γιατί από αυτά ξεκινούν τέσσερις γραμμές

Οι γραμμές σύνδεσης (links) αντιπροσωπεύουν συγκεκριμένες διαδρομές που

αποτελούνται από γραμμές και βρίσκονται μεταξύ δύο κόμβων Οι γραμμές των δικτύων μπορεί να είναι κλειστές και να σχηματίζουν βρόγχους, όπως ένα αστικό

οδικό δίκτυο ή να έχουν το σχήμα των κλαδιών ενός δέντρου (tree network), όπως ένας ποταμός με τους παραποτάμους του

Περιγραφικά χαρακτηριστικά των δικτύων

Αυτά είναι οι περιγραφικές πληροφορίες που αντιστοιχούν είτε στις γραμμές σύνδεσης είτε στους κόμβους κάθε δικτύου, όπως για παράδειγμα:

• Όνομα οδού, διεύθυνση και όγκος κυκλοφορίας, απαιτούμενος χρόνος διαδρομής

• Διάμετρος σωλήνα, διεύθυνση παροχής δικτύου ύδρευσης

• Τάση ρεύματος και ύψος εναέριων γραμμών σε ένα δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος

• Αριθμός τραίνων, εύρος στενότερης σήραγγας, αντοχή γέφυρας σε ένα σιδηροδρομικό δίκτυο

• Ύπαρξη φώτων κυκλοφορίας, διάβασης, ονόματα διασταυρούμενων δρόμων

• Ύπαρξη βαλβίδων διακοπής, μετασχηματιστών, συσκευών μετρήσεων

Μερικά περιγραφικά χαρακτηριστικά, όπως πχ τα ονόματα των οδών, συνδέουν μεταξύ τους κόμβους και τις γραμμές σύνδεσης Σε άλλες περιπτώσεις, τα περιγραφικά χαρακτηριστικά αναφέρονται όχι σε όλο το μήκος της γραμμής, αλλά σε τμήματα αυτής, όπως πχ ένα τμήμα γραμμής οδού βρίσκεται σε σήραγγα Για να καλυφθούν αυτές οι περιπτώσεις, είναι πολλές φορές απαραίτητο να διαχωρίζονται οι παλιές γραμμές σύνδεσης και να δημιουργούνται νέες με την προσθήκη και νέων κόμβων Αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη αύξηση του αριθμού των γραμμών σύνδεσης και των κόμβων σε ένα δίκτυο, ειδικά σε αστικές περιοχές

Αddress matching ή Geocoding

Είναι ο εντοπισμός της θέσης μιας κατοικίας από τη διεύθυνσή της Εντοπίζει τη θέση ενός ακινήτου από τη γραμμή σύνδεσης πάνω (ή δίπλα) στην οποία βρίσκεται και την απόσταση από τον κόμβο αρχής της γραμμής Η μέθοδος αυτή είναι περισσότερο αποτελεσματική από τη χρήση συντεταγμένων x, y Λύνει το πρόβλημα της αύξησης των γραμμών σύνδεσης και των κόμβων που αναφέρθηκε

προηγουμένως Οι συντεταγμένες κάποιου σημείου υπολογίζονται από το ΓΣΠ, αν χρειάζεται

Πολύγωνα και Περιοχές ως οντότητες

Τα πολύγωνα ως οντότητες είναι κλειστές δισδιάστατες πολυγωνικές γραμμές με τουλάχιστον τρεις πλευρές και περικλείουν εδαφικές περιοχές με κοινά ανά κατηγορία χαρακτηριστικά Τα βασικά χαρακτηριστικά των πολυγώνων είναι το εμβαδόν και η περίμετρός τους Παραδείγματα είναι τα οικόπεδα, τα αγροτεμάχια, και οι διοικητικές περιφέρειες Οι περιοχές καθορίζονται από συγκεκριμένα όρια και εντός αυτών αντιπροσωπεύονται συγκεκριμένα χαρακτηριστικά Τα όρια των περιοχών μπορεί να είναι φυσικά (πχ όρια λιμνών, δασών) ή να καθορίζονται με βάση συγκεκριμένες επιλογές (πχ όρια απογραφής, όρια συγκεκριμένων δραστηριοτήτων ή γεγονότων)

Τα πολύγωνα και οι περιοχές ως οντότητες του πραγματικού κόσμου μετατρέπονται στο ΓΣΠ σε συγκεκριμένα γραφικά αντικείμενα συνήθως με σχήμα κλειστού πολυγώνου που ορίζεται από τις συντεταγμένες των κορυφών του Σε άλλες περιπτώσεις, ειδικά για τις περιοχές, ο ορισμός τους γίνεται από μια και μοναδική κλειστή γραμμή γνωστής αναλυτικής έκφρασης, χωρίς τον καθορισμό σημείων ορίων Διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις πολυγώνων ως γραφικά αντικείμενα:

Τα περιγραφικά χαρακτηριστικά των πολυγώνων και των περιοχών θεωρητικά είναι απεριόριστα και εξαρτώνται συνήθως από το είδος της οντότητας που μας ενδιαφέρει Εκτός από το εμβαδόν και την περίμετρο άλλα χαρακτηριστικά είναι:

Συνεχείς επιφάνειες

Υπάρχουν ορισμένες οντότητες του πραγματικού κόσμου που δεν μπορούν να προσεγγισθούν ή να αναπαρασταθούν με σημεία, γραμμές ή περιοχές και χαρακτηρίζονται από συνεχή μεταβολή με το χώρο Αυτές οι οντότητες απεικονίζονται ως συνεχή χωρικά αντικείμενα και ονομάζονται συνεχείς επιφάνειες Παραδείγματα είναι τα υψόμετρα του εδάφους για μια περιοχή, η κατανομή στοιχείων βροχόπτωσης, ατμοσφαιρικής πίεσης, θερμοκρασίας σε μια περιοχή, και η πυκνότητα του πληθυσμού σε μια περιοχή

Για την αναπαράσταση μιας επιφάνειας με σημεία δημιουργείται ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους (Digital Elevation Model, DEM) που βασίζεται στον υπολογισμό υψομέτρων σημείων διατεταγμένων σε κάναβο Το αποτέλεσμα είναι ένας πίνακας υψομέτρων σε αριθμητική μορφή που μπορεί να παρασταθεί και με γραφικό τρόπο

Για την αναπαράσταση μιας επιφάνειας με γραμμές χρησιμοποιούνται οι καμπύλες ίσων τιμών ή ισομετρικές καμπύλες (ισοϋψείς καμπύλες για υψομετρικά δεδομένα εδάφους, ισοθερμικές καμπύλες για δεδομένα θερμοκρασιών) που είναι γραμμές που συνδέουν σημεία με ίσες τιμές (υψόμετρο, θερμοκρασία)