Δίκτυα και μεταφορές.

(1)

Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΤΜΗΜΑ

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ

ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ

ΔΙΚΤΥΑ ΚΑI ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ

Σωτηρία Καραδήμα

Μάιος 2008

ΕΠΟΠΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

(2)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Τα δίκτυα είναι μέρος της ζωής μας, θεμελιώνουν της κοινωνίες και της οικονομίες μας ενώ παράλληλα προσφέρουν την υποδομή για όλους σχεδόν τους τομείς (επιχειρήσεις , τεχνολογία, κοινωνικά συστήματα, εκπαίδευση)

Η μελέτη τους βασίζεται σε επιστημονικές τεχνικές προερχόμενες από τα εφαρμοσμένα μαθηματικά, την επιστήμη των ηλεκτρονικών υπολογιστών και την μηχανική. Πρωτοστάτης στην ανάπτυξη και εφαρμογή δικτυακών μοντέλων και εργαλείων, η διοικητική επιστήμη. Τα μοντέλα αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως από τις επιχειρήσεις και τους οργανισμούς.

Ένα σημαντικό κομμάτι των δικτύων, τα γεωγραφικά πληροφοριακά συστήματα(GIS). Μια δυναμική και συνεχώς αναπτυσσόμενη τεχνολογία της εποχής μας. Εφοδιάζουν τις διαδικασίες λήψης αποφάσεων με τις απαραίτητες πληροφορίες. Διαχειρίζεται, αναλύει, απεικονίζει πληροφορίες που έχουν μια γεωγραφική διάσταση , παρουσιάζει τα αποτελέσματα με ένα γεωγραφικό τρόπο, χάρτη, ιστόγραμμα γράφημα κ.α.

Η εργασία αυτή αποτελείται από τέσσερα κεφάλαια:

Στο 1^ο κεφάλαιο αναφέρεται ο ορισμός των ΓΣΠ, τα γνωρίζουμε μέσα από το πέρασμα των χρόνων όσο αφορά την εξέλιξη τους, η δομή τους και γενικότερα ο τρόπος λειτουργίας τους ως προς τα δεδομένα τους και την αρχιτεκτονική τους.

Στο 2^ο κεφάλαιο αναφέρονται τα πεδία εφαρμογής τους , το πρόγραμμα MAPINFO , με της δυνατότητες που μας παρέχει και οι πιο ευρέως διαδομένοι μέθοδοι των ΓΣΠ.

(3)

Εισαγωγή

Στο 3^ο κεφαλαίο αναφέρεται στις βάσεις περιγραφικών δεδομένων , στις γλώσσες ερωτήσεων που χρησιμοποιούνται για την καλύτερη λειτουργία τους, αναλύει το ψηφιδωτό μοντέλο , περιέχει παραδείγματα και ασκήσεις γραμμικού προγραμματισμού και μεθόδους για την λύση τέτοιου είδους, ΓΠ προβλημάτων και στο πρόγραμμα LINDO.

Στο 4^ο κεφάλαιο αναφέρεται και αναλύει το πρόβλημα της μεταφοράς, σε ένα σημαντικό κομμάτι αυτού του είδους των προβλημάτων στην εύρεση αρχικής λύσης και στο προσδιορισμό της βέλτιστης λύσεις, στις ειδικές περιπτώσεις που υπάρχουν στο πρόβλημα της μεταφοράς , στο λογισμικό πακέτο LINGO , περιέχει παραδείγματα και μας δίνει τα πιο σημαντικά θέματα για την ανάπτυξη και την χρήση των ΓΣΠ.

(4)

(5)

Περιεχόμενα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1^Ο: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ... 6

1.1 Ορισμός ... 6

1.2 Ιστορική εξέλιξη των ΓΣΠ ... 7

1.3 Δομή των ΓΣΠ ... 10

1.4 Αρχιτεκτονική των ΓΠΣ ... 12

1.5 Εισαγωγή & Έξοδος ... 15

1.6 Αντικείμενα ... 17

1.6.1 Σημεία ... 17

1.6.2 Γραμμές ... 17

1.7 Οντότητες... 18

1.7.1 Πολύγωνα και Περιοχές ως οντότητες ... 18

1.7.2 Συνεχείς επιφάνειες ... 20

1.8 Περιγραφικά χαρακτηριστικά των δικτύων ... 21

1.8.1 Ψηφιδωτά μοντέλα (γραφικά raster) ... 21

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2^Ο: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΓΣΠ ... 23

2.1 Σε κρατικό και κυβερνητικό επίπεδο. ... 23

2.2 Μεταφορές ... 26

2.3 Διαχείριση χώρων ... 26

2.4 Εφαρμογές στις επιχειρήσεις ... 26

2.5 ΒΑΣΙΚΟΤΕΡΕΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΤΟΥ MAPINFO ... 29

2.5.1 Γεωγραφική απεικόνιση δεδομένων ... 29

2.5.2 Διαχείριση δεδομένων ... 30

2.5.3 Ερωτήματα και χρήση γεωγραφικών μεθόδων ανάλυσης της πληροφορίας .. 30

2.6 Φωτογραμμετρικές και τηλεπισκοπικές μέθοδοι ... 33

2.7 Αddress matching ή Geocoding (γεωκοδικοποίηση) ... 34

2.8 Η ψηφιοποίηση υπαρχόντων χαρτών ... 34

2.8.1 Μετατροπή από raster σε vector ... 36

(6)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3^Ο: ΟΙ ΒΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ... 39

3.1 Γλώσσες ερωτήσεων (Query Languages)... 42

3.1.1 Η ακρίβεια (accuracy) ενός μεγέθους ... 43

3.1.2 Η αξιοπιστία (precision) των μετρήσεων ... 43

3.1.3 Η ποιότητα των δεδομένων (data quality) ... 44

3.1.4 To σφάλμα (error) ενός μετρημένου μεγέθους ... 44

3.2 Άσκηση συντομότερης διαδρομής ... 46

3.3 Χωρική ανάλυση με το ψηφιδωτό μοντέλο ... 48

3.3.1 Υπολογισμός ορατότητας ... 52

3.4 Ανάλυση Ευαισθησίας ... 53

3.4.1 Παράδειγμα ... 53

3.5 Το Πρόγραμμα LINDO ... 67

3.5.1 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΓΠ ... 67

3.6 Δημιουργία τοπολογίας σε ένα ΓΣΠ ... 68

3.7 Ερωτήσεις προς τις βάσεις δεδομένων των ΓΣΠ ... 71

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4^Ο: ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ... 73

4.1 ΕΥΡΕΣΗ ΑΡΧΙΚΗΣ ΛΥΣΗΣ ΣΤΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ... 74

4.2 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΒΕΛΤΙΣΤΗΣ ΛΥΣΗΣ ... 76

4.3 ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ... 79

4.3.1 Ζήτηση μικρότερη τις διαθέσιμης ποσότητας ... 79

4.3.2 Ζήτηση μεγαλύτερη τις διαθέσιμης ποσότητας ... 80

4.3.3 Ελάχιστο και μέγιστο όριο ζήτησης ... 80

4.3.4 Αδυναμία χρησιμοποίησης ορισμένων διαδρομών ... 80

4.4 LINGO USER’S GUIDE ... 80

4.4.1 Βασικά χαρακτηριστικά ενός μοντέλου LINGO ... 81

4.4.2 Βασικοί συντακτικοί κανόνες του LINGO ... 82

4.4.3 Παράδειγμα: Πρόβλημα μεταφοράς ... 82

4.4.4 Σημαντικά θέματα για την ανάπτυξη και την χρήση των ΓΠΣ ... 84

(7)

Εισαγωγή στα γεωγραφικά πληροφοριακά συστήματα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

^ο

: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Για την καλύτερη κατανόηση των γεωγραφικών πληροφοριακών συστημάτων απαραίτητη είναι η ανάλυση του ορισμού τους και μια γενικότερη εικόνα ως προς την εξέλιξη τους με το πέρασμα του χρόνου.

1.1 Ορισμός

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 (περιγραφικές) πληροφορίες) ονομάζεται Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών(ΓΣΠ, Geographical Information System, GIS).

• Γεωγραφικό (Geographic): Η γεωγραφία του πραγματικού κόσμου, η χωρική κατανομή των πραγμάτων.

• Σύστημα (System): Η τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών και των σχετικών περιφερειακών μονάδων. Η υποστήριξή, αειφόρος λειτουργία και αναβάθμισή τους.

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

(8)

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 Τηλεπισκόπηση, 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.

Αυτά τα στάδια είναι τα εξής:

1. Άρνηση χρήσης και αποδοχής 2. Προσεκτική αποδοχή και χρήση

3. Πλήρης αποδοχή και εφαρμογή των πλεονεκτημάτων που παρέχουν

1.2 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

(9)

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.

Χάρτες 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

(10)

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. Αυτά τα υπολογιστικά συστήματα ήταν οι κύριες πλατφόρμες χρήσης των ΓΣΠ μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990. Με τη δημιουργία ισχυρών

(11)

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.

Όπου και παρακάτω αναφερόμαστε στη δομή και την αρχιτεκτονική τους.

Τα ΓΣΠ διαθέτουν μια συγκεκριμένη και απλή δομή. Στη οποία βασίζεται η καλή λειτουργία τους αλλά και η αξιοπιστία τους. Επίσης όσο αφορά την αρχιτεκτονική τους υπάρχουν τέσσερις βασικές συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών οπού και αναλύονται εκτενέστερα παρακάτω.

1.3 Δομή των ΓΣΠ

Η αξιόπιστη λειτουργία ενός ΓΣΠ εξαρτάται από τέσσερα σημαντικά τμήματα:

• Τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό (Hardware)

• Το κατάλληλο λογισμικό (Software)

• Tα δεδομένα (Data)

• Την οργάνωση και το προσωπικό (χρήστες)

Tα τμήματα που απαρτίζουν ένα ΓΣΠ πρέπει να βρίσκονται σε βέλτιστη σχέση μεταξύ τους για την αποδοτική λειτουργία του συστήματος.

Ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός ενός ΓΣΠ μπορεί να αποτελείται από έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή ο οποίος να είναι ένας σταθμός εργασίας (Workstation) ή ένα απλό PC, μια οθόνη σχετικά μεγάλων διαστάσεων (τουλάχιστον 20΄ ή 21΄) υψηλής ανάλυσης με αντίστοιχη κάρτα γραφικών, κάρτα video για εισαγωγή και διαχείριση ταινιών video 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

(12)

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, θερμό-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.

(13)

1.4 Αρχιτεκτονική των ΓΠΣ

Η βασική αρχιτεκτονική ενός συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών περιλαμβάνει ένα γραφικό περιβάλλον, εργαλεία GIS και το λογισμικό διαχείρισης δεδομένων.

Με την χρήση του γραφικού περιβάλλοντος (GUI) πραγματοποιείται η αλληλεπίδραση με το χρήστη και παρέχεται πρόσβαση στα εργαλεία GIS καθορίζει τις λειτουργίες που το λογισμικό GIS έχει διαθέσιμες για την επεξεργάσιμα των γεωγραφικών δεδομένων. Τέλος το λογισμικό διαχείρισης δεδομένων αποθηκεύει τα δεδομένα σε αρχεία ή σε βάσεις δεδομένων.

Η βασική λειτουργία ενός ΓΣΠ είναι η παροχή υπηρεσιών διαχείρισης βάσεων γεωγραφικών δεδομένων. Επομένως ένα ΓΣΠ μπορεί να θεωρηθεί σαν ένα σύστημα διαχείρισης δεδομένων εμπλουτισμένο με λειτουργίες γεωγραφικής ανάλυσης. Υπό αυτή την έννοια οι πλέον διαδεδομένες αρχιτεκτονικές συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών είναι οι ακόλουθες τέσσερις.

1. Απλό παραδοσιακό ΣΔΒΔ: τόσο τα χωρικά όσο και τα μη χωρικά δεδομένα αναπαρίστανται σε μορφή πίνακα στο σχεσιακό μοντέλο. Οι λειτουργίες ορισμού και διαχείρισης των χωρικών οντοτήτων παρέχονται από ένα κέλυφος εφαρμογής το οποίο αναπτύσσεται πάνω από το παραδοσιακό ΣΔΒΔ.

2. Μερικά παραδοσιακά ΣΔΒΔ: ένα παραδοσιακό ΣΔΒΔ υιοθετείτε για την αναπαράσταση των θεματικών πληροφοριών που αναθέτονται στις χωρικές οντότητες ενώ ένα ξεχωριστό υποσύστημα χρησιμοποιείται για την διαχείριση των χωρικών δεδομένων. Οι λειτουργίες ορισμού και διαχείρισης των χωρικών οντοτήτων παρέχονται από ένα κέλυφος εφαρμογής το οποίο παρέχει κοινή διαπροσωπεία στα δυο υποσυστήματα.

(14)

3. Εκτεταμένο παραδοσιακό ΣΔΒΔ: σε αυτή την προσέγγιση ένα παραδοσιακό ΣΔΒΔ τροποποιείτε προκειμένου να υποστήριξη τα πεδία εφαρμογών ΓΠΣ. Αυτό επιτυγχάνεται προσθέτοντας νέα στοιχεία σε ένα παραδοσιακό ΣΔΒΔ. Τα νέα αυτά στοιχεία περιλαμβάνουν νέους τύπους δεδομένων , σύνθετα αντικείμενα και χαρακτηριστικά , κλπ. Οι πρόσθετες λειτουργίες ορισμού και διαχείρισης των χωρικών οντοτήτων παρέχονται από ένα κέλυφος εφαρμογής το οποίο κείται πάνω από το εκτεταμένο ΣΔΒΔ.

4. Αντικειμενοστραφές ΣΔΒΔ: σε αυτή την προσέγγιση χρησιμοποιείται το αντικειμενοστραφές μοντέλο σαν βάση για το πεδίο εφαρμογών των ΓΣΠ. Όλες οι πρόσθετες λειτουργίες ορισμού και διαχείρισης των χωρικών οντοτήτων παρέχονται από ένα κέλυφος εφαρμογής το οποίο αναπτύσσεται πάνω από το αντικειμενοστραφές ΣΔΒΔ

(15)

Σχεσιακό ΣΔΒΔ Κέλυφος

Εφαρμογής Κέλυφος

Εφαρμογής

Σχεσιακό ΣΔΒΔ

Χωρικό ΣΔΒΔ

Εκτεταμένο ΣΣΔΒΔ Κέλυφος Εφαρμογής

Κέλυφος Εφαρμογής

Αντικειμεν/φες ΣΔΒΔ

(16)

Αφού είδαμε και τη δομή και την αρχιτεκτονική των πληροφοριακών αυτών συστημάτων απαραίτητο είναι να γνωρίζουμε και το κομμάτι των δεδομένων που έχει σχέση με την δομή τους.

1.5 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

(17)

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 εισαγωγής δεδομένων σε ένα ΓΣΠ περιλαμβάνει τα εξής βήματα:

Βήμα 1ο: Ανάλυση της εφαρμογής, σχεδιασμός των απαραίτητων περιεχομένων του

ΓΣΠ και οργάνωση.

Βήμα 2ο: Εισαγωγή των χαρτογραφικών δεδομένων που θα αποτελέσουν το ψηφιακό

υπόβαθρο του ΓΣΠ.

Βήμα 3ο: Έλεγχος και διόρθωση των χωρικών στοιχείων, ώστε να είναι δυνατός ο

ορισμός της τοπολογίας χωρίς προβλήματα.

Βήμα 4ο: Μετασχηματισμός των διορθωμένων ψηφιακών δεδομένων, με σκοπό να

αναφέρονται όλα στο ίδιο χαρτογραφικό σύστημα.

Βήμα 5ο: Μετατροπές της μορφής των γραφικών αρχείων, όπου απαιτείται και

καθορισμός της τοπολογίας.

Βήμα 6ο: Έλεγχος ακριβείας του ψηφιακού υποβάθρου του ΓΣΠ με την τοπολογία του.

Βήμα 7ο: Εισαγωγή των περιγραφικών δεδομένων.

Απεικόνιση 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

(18)

αντικείμενα ή στοιχεία ενός ΓΣΠ είναι τα σημεία, οι γραμμές και τα πολύγωνα.

1.6 Αντικείμενα 1.6.1 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.

1.6.2 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

(19)

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.

1.7 Οντότητες

1.7.1 Πολύγωνα και Περιοχές ως οντότητες

Τα πολύγωνα ως οντότητες είναι κλειστές δυσδιάστατες 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

(20)

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:

• Ανεξάρτητες περιοχές με πιθανή όμως επικάλυψη. Τα αντίστοιχα πολύγωνα του ΓΣΠ δεν καλύπτουν κατ’ ανάγκη όλη τη χαρτογραφημένη περιοχή.

• Ανεξάρτητες περιοχές οι οποίες γειτονεύουν, τα πολύγωνα καλύπτουν όλη το χαρτογραφημένο χώρο, δεν υπάρχει επικάλυψη και κάθε γραμμή ορίου διαχωρίζει μόνο δύο οντότητες /πολύγωνα.

• Περιοχές οι οποίες προκύπτουν από αλληλοεπικάλυψη άλλων πολυγώνων. Κάθε επιμέρους επικάλυψη ή και συνδυασμός αυτών μπορεί να μετατραπεί σε νέο

πολύγωνο. Οι περιοχές /οντότητες συχνά περιλαμβάνουν άλλες περιοχές (holes ή islands) με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Μία λίμνη περικλείεται από τα όρια μιας επαρχίας, ενώ και η ίδια η λίμνη μπορεί να έχει νησάκια τα οποία επίσης μπορεί να περικλείουν άλλες μικρότερες λίμνες κλπ.

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:

• Τύπος και περιγραφή εδάφους.

• Πληθυσμιακές εκτιμήσεις.

• Αριθμός παιδιών ανά οικογένεια.

• Κατάσταση /συνθήκες βλάστησης.

• Χρήσεις γης.

• Φορολογικά χαρακτηριστικά.

• Ιδιοκτησιακό καθεστώς (αγροτεμάχια, οικόπεδα).

(21)

1.7.2 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).

Για την αναπαράσταση μιας επιφάνειας με συνδυασμό σημείων, γραμμών και πολυγώνων δημιουργείται ένα δίκτυο τριγώνων που καλύπτει την περιοχή. Τα τριγωνικά δίκτυα δίνουν τη δυνατότητα της τρισδιάστατης απεικόνισης της επιφάνειας και χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα για την απεικόνιση του ανάγλυφου του εδάφους.

Η χρησιμοποίηση του δικτύου τριγώνων επιτρέπει ακόμη τον υπολογισμό κλίσεων περιοχών πάνω στην επιφάνεια. Επιτρέπει ακόμη την τρισδιάστατη απεικόνιση της επιφάνειας με το δίκτυο τριγώνων ή και με τη βοήθεια τεχνικών σκίασης.

(22)

1.8 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.

1.8.1 Ψηφιδωτά μοντέλα (γραφικά raster)

Η επιφάνεια του χάρτη καλύπτεται από ένα ορθογωνικό κάνναβο και τα γραφικά δεδομένα εμφανίζονται, προσδιορίζονται και αποθηκεύονται με τη χρήση ενός μαθηματικού πίνακα ορθογωνικών

(23)

κελιών (εικονοστοιχείων, ψηφίδων, pixels) τα οποία ορίζονται με ένα μοναδικό ζεύγος συντεταγμένων που αναφέρεται είτε στο κέντρο, είτε σε κάποια γωνία τους. Η ανάλυση του προκύπτοντας χάρτη εξαρτάται αποκλειστικά από το μέγεθος του εικονοστοιχείου που χρησιμοποιείται.

Όσο περισσότερο πυκνός είναι ο κάνναβος, όσο δηλαδή η ανάλυση είναι υψηλότερη, τόσο λεπτομερέστερη είναι η απεικόνιση των γραφικών

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι εισαγωγής και δημιουργίας βάσεων δεδομένων μορφής raster:

• Η είσοδος ανά εικονοστοιχείο (cell by cell entry) είναι η απλούστερη μέθοδος και η εισαγωγή γίνεται απευθείας για κάθε επίπεδο και εικονοστοιχείο χωριστά (αρχείο ASCII).

• Η ψηφιοποίηση ανά κουκίδα /σημείο (raster digitizing), όπου επιλέγονται σημεία ή γραμμές με ίδια χαρακτηριστικά και ιχνηλατούντα με το ποντίκι (mouse).

• Η διανυσματική ψηφιοποίηση (vector digitizing), όπου η πληροφορία αρχικά καταχωρείται ως ένα σύνολο σημείων, γραμμών και πολυγώνων που είναι και η θεμελιώδης μορφή των χωρικών αντικειμένων σε διανυσματική μορφή και στη συνέχεια μετατρέπεται σε μορφή raster.

• Η κατά μήκος κωδικοποίηση (run length encoding). Οι τιμές των εικονοστοιχείων μπορεί να είναι ακέραιοι ή πραγματικοί αριθμοί ή ακόμα και αλφαβητικοί χαρακτήρες (integer, real ή textual values). Επιτρέπονται πράξεις μεταξύ ομοειδούς κωδικοποίησης. Οι ακέραιες τιμές λειτουργούν συνήθως ως κωδικοί αριθμοί αντιστοιχώντας στις τιμές ενός πίνακα χαρακτηριστικών.

Για παράδειγμα, η κωδικοποίηση εδάφους μπορεί να έχει τη μορφή:

0 = περιοχή χωρίς χαρακτηρισμό 1 = άργιλος

2 = χοντρή άμμος 3 = χαλίκι

Για την αποθήκευση των γραφικών raster υπάρχουν δύο τύποι μοντέλων, το ιεραρχικό μοντέλο και το μοντέλο συσχέτισης, που χρησιμοποιείται για εμπορικές εφαρμογές.

(24)

Αφού αναφερθήκαμε στα ΓΣΠ για ότι αφορά την εσωτερική ανάλυση τους και τον τρόπο που λειτουργούν σημαντικός τομείς τους είναι οι εφαρμογές τους.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

^ο

: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΓΣΠ

Τα ΓΠΣ έχουν χρησιμότητα σε πολλούς τομείς της σημερινής κοινωνίας και βρίσκουν εφαρμογή σχεδόν παντού. Τα πεδία εφαρμογής τους είναι τα εξής:

2.1 Σε κρατικό και κυβερνητικό επίπεδο.

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

• Πολεοδομικός και χωροταξικός σχεδιασμός.

• Διαχείριση οδικών δικτύων.

• Εθνική άμυνα και κατανομή στρατιωτικών εγκαταστάσεων.

• Αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών και προστασία του περιβάλλοντος με τη δυνατότητα δημιουργίας σεναρίων καταστάσεων έκτακτης ανάγκης και άσκηση των υπηρεσιών στην αντιμετώπισή τους.

• Διαχείριση των φυσικών πόρων και των καλλιεργειών.

• Διαχείριση των δικτύων των οργανισμών κοινής ωφέλειας (ηλεκτρικό, τηλέφωνο, νερό, αποχέτευση, φυσικό αέριο, καλωδιακή τηλεόραση).

• Παρακολούθηση των οικονομικών, εμπορικών, βιομηχανικών και

βιοτεχνικών δραστηριοτήτων για τον καλύτερο σχεδιασμό της ανάπτυξης της εθνικής οικονομίας.

• 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.

(25)

Εφαρμογές των ΓΣΠ

• 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.

Για παράδειγμα η χρησιμοποίηση του δορυφορικού συστήματος εντοπισμού θέσης GPS

To Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού θέσης (Global Positioning System, GPS) είναι ένα δορυφορικό σύστημα εντοπισμού θέσης, ταχύτητας και διανομής χρόνου. Ο βασικός προορισμός του συστήματος αυτού από το 1978, οπότε έγινε η εκτόξευση του πρώτου δορυφόρου, είναι ο έλεγχος της κίνησης πλοίων, οχημάτων και αεροπλάνων σε παγκόσμια κλίμακα και αρχικά για στρατιωτικούς σκοπούς.

Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί ραδιοσήματα από δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Το GPS αποτελείται από τρία τμήματα: το δορυφορικό τμήμα, το τμήμα ελέγχου και το τμήμα χρήσης. Το δορυφορικό τμήμα αποτελείται από 24 δορυφόρους (21 σε κανονική λειτουργία και 3 εφεδρικούς, αλλά σε λειτουργία) που κατανέμονται σε έξι τροχιακά επίπεδα κλίσης 55ο σε ύψος 20.200 Km πάνω από την επιφάνεια της Γης. Κάθε δορυφόρος εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά σήματα στη συχνότητα L1 =1575.42 ΜΗz (μήκος κύματος περίπου 19 cm) και στη συχνότητα L2 = 1227.60 MHz (μήκος κύματος περίπου 24 cm). Η συχνότητα L1 φέρει τον κώδικα C/A (Coarse Acquisition Code, C/A code).

H συχνότητα L2 φέρει τον ακριβή κώδικα P (Precise code) o οποίος χρησιμοποιείται για τη διόρθωση της καθυστέρησης των σημάτων κατά τη μετάδοσή τους μέσα στην ιονόσφαιρα. Υπάρχει και ο κώδικας D (Data code) που περιέχει τα απαραίτητα στοιχεία για τη γνώση της τροχιάς των δορυφόρων κάθε χρονική στιγμή.

(26)

Το τμήμα χρήσης αποτελείται από τους δέκτες GPS. Οι δέκτες μπορούν να παρακολουθούν όλους τους ορατούς κάθε στιγμή δορυφόρους (all in view) και να υπολογίζουν έτσι θέση και ταχύτητα με μεγαλύτερη ακρίβεια. Υπάρχουν δέκτες που λαμβάνουν μόνο τη συχνότητα L1 και τον C/A κώδικα και δέκτες που λαμβάνουν και τις δύο συχνότητες L1 και L2 και τους δύο κώδικες C/A και P. Με την ταυτόχρονη μέτρηση τεσσάρων ψευδοαποστάσεων προς τέσσερις δορυφόρους μπορούμε για κάθε δεδομένη στιγμή να υπολογίζουμε τη θέση του δέκτη, ως προς το σύστημα αναφοράς του GPS, που είναι το γεωκεντρικό, γεωσταθερό σύστημα αναφοράς WGS 84.

Οι μετρήσεις με το σύστημα GPS υπόκεινται σε διάφορα σφάλματα που οφείλονται στη διάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μέσα από την Ιονόσφαιρα και την Τροπόσφαιρα, καθώς και σε σφάλματα των χρονομέτρων των δορυφόρων και των δεκτών. Το Υπουργείο Άμυνας των Η.Π.Α. έχει την ευχέρεια εισαγωγής ενός τεχνητού σφάλματος στα χρονόμετρα που επηρεάζει όσους (πολιτικούς) δέκτες δεν έχουν δυνατότητα διόρθωσης (Selective Availability, SA). Επίσης μπορεί να προχωρήσεις σε κρυπτογράφηση του Ρ κώδικα.

Για γεωδαιτική χρήση χρησιμοποιούμε πάντοτε δύο δέκτες και αυτός ο σχετικός προσδιορισμός θέσης μπορεί να δώσει ακρίβεια της τάξης του ± 1 cm. Το GPS χρησιμοποιείται συνεχώς και περισσότερο στη γεωδαιτική πρακτική:

• Ίδρυση και πύκνωση τριγωνομετρικών δικτύων

• Πολυγωνομετρία με την ίδρυση οδεύσεων

• Αποτύπωση κυρίως υπαίθριων περιοχών

Η αυτονομία που παρέχει το GPS το καθιστά πολύ χρήσιμο και για τη δημιουργία ψηφιακών υποβάθρων για εφαρμογές ΓΣΠ ή τη συμπλήρωση υπαρχόντων χαρτογραφικών στοιχείων με γρήγορο (ακόμη και σε πραγματικό χρόνο) και ακριβή τρόπο (για τα συνήθη επίπεδα ακριβείας ενός ΓΣΠ).

(27)

Εφαρμογές των ΓΣΠ

2.2 Μεταφορές

 Προγραμματισμός και παρακολούθηση στόλου

 προγραμματισμός διανομών

 μοντέλα ζήτησης μεταφοράς

 παρακολούθηση ατυχημάτων

 πληροφοριακά συστήματα ταξιδιωτών και άλλα

2.3 Διαχείριση χώρων

 χαρτογράφηση χώρων

 προγραμματισμός συντήρησης

 διαχείριση ακίνητης περιουσίας

2.4 Εφαρμογές στις επιχειρήσεις

 πρόγραμμα και παρακολούθηση marketing

 οργάνωση και παρακολούθηση πώλησης

 δρομολόγηση διανομών

 επιλογή τύπου εγκατάστασης

 πρόγραμμα δικτύου διανομής και άλλα

Στις επιχειρήσεις η διαδικασία χωρίζεται σε τρία βήματα.

1^ο Βήμα

Δημιουργία και γεωγραφική απεικόνιση αρχείου πελατών

 Εισαγωγή πελατολογίου και γεωγραφική απεικόνιση μέσω γεωκωδικοποίησης

 Αφού γεωκοδικοποιηθεί το πελατολόγιο ο αναλυτής έχει μια πρώτη εικόνα των τοπικών /γεωγραφικών συνθηκών ανάπτυξης της επιχείρησης.

Για παράδειγμα

i) την κάλυψη αγοράς

(28)

iii) συγκεντρώσεις που παρατηρούνται σε συγκεκριμένες γεωγραφικές περιοχές

2^ο Βήμα

Ανάλυση πωλήσεων

Ανάλυση με την χρήση της μεθόδου θεματικής χαρτογράφησης (thematic mapping). Δημιουργούνται χάρτες σημείων περιοχών ή δικτύων, χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε πεδίο αριθμητικό, αλφαριθμητικό που υπάρχει στην βάση δεδομένων

Για παράδειγμα δημιουργούμε χάρτη ανά σημείο .πώλησης βάση των τζίρο τους και θα τα παρουσιάζει με διαφορετικό μέγεθος και χρώμα ανάλογα με τον τζίρο τους.

Οι θεματικοί χάρτες δημιουργούνται σε τρία βήματα

i) επιλεγούμε το κατάλληλο είδος τις θεματικής χαρτογραφίας.

ii) Επιλογή πεδίου βάση δεδομένων που περιέχει της πληροφορίες του κύκλου εργασιών για κάθε σημείου πώλησης

iii) Καθορίζουμε τις κλίμακες τα σύμβολα, τα χρώματα την λεζάντα έτσι ώστε να εμφανίζει το επιθυμητό αποτέλεσμα .

Θα μπορούσαμε αν θέλαμε να το συνδέσουμε και με ένα ακόμα θεματικό χάρτη που θα εμφανίζει για παράδειγμα την πυκνότητα του πληθυσμού ανά οικοδομικό τετράγωνο.

Επομένως παρατηρούμε τον κύκλο εργασιών, την πυκνότητα του πληθυσμού στο τετράγωνο, τα σημεία πώλησης που δεν έχουν των αναμενόμενο κύκλο εργασιών σε συνάρτηση με την γεωγραφική θέση που βρίσκονται.