Συστήματα και Επιστήμη Γεωγραφικών Πληροφοριών ΔΕΥΤΕΡΗ ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΗ ΕΚΔΟΣΗ Paul A. Longley, Michael F. Goodchild, David J. Maguire, David W. Rhind © 2005 John Wiley and Sons, Ltd Επιστημονική επιμέλεια Ελληνικής έκδοσης: Γιάννης Θεοδωρίδης © 2010 Εκδόσεις ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ 3. Αναπαράσταση της γεωγραφίας

Περίγραμμα Τι είναι αναπαράσταση Είδη ψηφιακής αναπαράστασης Το θεμελιώδες πρόβλημα Διακριτά αντικείμενα και συνεχή πεδία Αναπαράσταση ψηφιδωτής και διανυσματικής μορφής Ο έντυπος χάρτης Γενίκευση

Η αίσθηση που έχουμε για τον κόσμο Η προσωπική εμπειρία είναι περιορισμένη στο χρόνο και το χώρο Διαρκεί όσο η ζωή του ανθρώπου Απλώνεται σε ένα μικρό τμήμα της επιφάνειας της Γης Όλη η επιπρόσθετη γνώση έρχεται από βιβλία, μέσα επικοινωνίας, ταινίες, χάρτες, εικόνες, και άλλες πηγές πληροφόρησης Έμμεση / απομακρυσμένη αίσθηση

Σχηματική αναπαράσταση της ζωής τριων πολιτών των ΗΠΑ στο χώρο (δύο οριζόντιοι άξονες) και στο χρόνο (κάθετος άξονας)

Αναπαραστάσεις Χρειάζονται για να μεταφέρουν την πληροφορία Προσαρμόζουν την πληροφορία σε μια τυπική φόρμα ή μοντέλο Στο προηγούμενο διάγραμμα οι έγχρωμες τροχιές αποτελούνται απλά από λίγες γραμμές που ενώνουν σημεία Σχεδόν πάντοτε απλοποιούν την πληροφορία (την “αλήθεια”) που αναπαριστούν Στο προηγούμενο διάγραμμα δεν υπάρχει καθόλου πληροφορία σχετικά με τις καθημερινές διαδρομές στο γραφείο ή για ψώνια, ή για τα ταξίδια έξω από την πόλη

Οι αναπαραστάσεις εμφανίζονται Στο ανθρώπινο μυαλό, όπου η πληροφορία συλλέγεται από τις αισθήσεις και αποθηκεύεται στη μνήμη Σε φωτογραφίες, οι οποίες είναι 2-διάστατα μοντέλα του φωτός που προσλαμβάνεται από τη φωτογραφική μηχανή Σε γραπτό κείμενο, οπότε η πληροφορία εκφράζεται με λέξεις

Ψηφιακή αναπαράσταση Χρήση δύο μόνο συμβόλων, 0 και 1, για την αναπαράσταση της πληροφορίας Η βάση σχεδόν οποιασδήποτε μοντέρνας επικοινωνίας Πολλά πρότυπα αναπαράστασης για διάφορους τύπους πληροφορίας MP3 για μουσική JPEG για εικόνες ASCII για κείμενο Το GIS βασίζεται σε πρότυπα αναπαράστασης για γεωγραφικά δεδομένα

Γιατί ψηφιακή? Οικονομία κλίμακας Ένας τύπος για όλους τους τύπους πληροφορίας Απλότητα Αξιοπιστία Μπορούν να σχεδιαστούν συστήματα που θα έχουν ως αποστολή τη διόρθωση τυχόν σφαλμάτων Εύκολη αναπαραγωγή και μετάδοση Σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός

Η ακρίβεια των αναπαραστάσεων Οι αναπαραστάσεις σχεδόν ποτέ δεν είναι τέλειες Η λεπτομερής πληροφορία μπορεί να μην είναι σχετική με το θέμα, ή μπορεί να είναι πολύ ακριβή και ογκώδης για να καταγραφεί Έχει μεγάλη σημασία να γνωρίζουμε τι απουσιάζει σε μια αναπαράσταση Οι αναπαραστάσεις μπορούν να μας αφήσουν μια αβεβαιότητα για τον πραγματικό κόσμο

Το θεμελιώδες πρόβλημα Η γεωγραφική πληροφορία συνδέει μια τοποθεσία, συχνά και μια χρονική στιγμή, με κάποια ιδιότητα αυτής της τοποθεσίας (και της χρονικής στιγμής) “η θερμοκρασία στη θέση 34 Β, 120 Δ στις τοπική ώρα της 12/2/99 ήταν 18  C” Το πλήθος των ιδιοτήτων μπορεί να είναι τεράστιο Στα GIS χρησιμοποιούμε τον όρο χαρακτηριστικά (attributes) Τα χαρακτηριστικά μπορεί να είναι φυσικά, κοινωνικά, οικονομικά, δημογραφικά, περιβαλλοντικά, κλπ.

Τύποι χαρακτηριστικών Ονομαστικά (nominal), π.χ. εδαφοκάλυψη Τακτικά (ordinal), π.χ. μια κατάταξη Ισοδιαστημικά (interval), π.χ. θερμοκρασία σε  C Οι διαφορές έχουν νόημα Αναλογικά (ratio), π.χ. θερμοκρασία σε  K Οι λόγοι έχουν νόημα Κυκλικά, π.χ. διεύθυνση ανέμου

Κυκλικά χαρακτηριστικά Δεν έχουν συνηθισμένη συμπεριφορά Ποιος είναι ο μ.ο. δύο διευθύνσεων της πυξίδας, π.χ. 350  και 10  ; Εμφανίζονται συχνά στα GIS Διεύθυνση ανέμου Γωνιακή απόσταση Κατεύθυνση ροής Απαιτούν ειδικές μεθόδους διαχείρισης και ανάλυσης

Το θεμελιώδες πρόβλημα (συν.) Το πλήθος των τοποθεσιών και των χρονικών στιγμών είναι επίσης τεράστιο Ενδεχομένως άπειρο Από όσο μικρότερη απόσταση παρατηρούμε τον κόσμο, τόσο περισσότερες είναι οι λεπτομέρειες που αποκαλύπτονται Ενδεχομένως απεριόριστες Ο γεωγραφικός κόσμος είναι απείρως σύνθετος Οι άνθρωποι έχουν επινοήσει ευφυείς τρόπους αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος Τα GIS χρησιμοποιούν πολλές μεθόδους για να δημιοργούν αναπαραστάσεις ή μοντέλα δεδομένων

Διακριτά αντικείμενα και συνεχή πεδία Είναι δύο τρόποι εννοιολογικής μοντελοποίησης της μεγάλης γεωγραφικής ποικιλίας Η πιο θεμελιώδης διάκριση στη γεωγραφική αναπαράσταση Διακριτά αντικείμενα Ο κόσμος είναι σαν μια επιφάνεια τραπεζιού με αντικείμενα πάνω του Αντικείμενα με καθορισμένα όρια

Διακριτά αντικείμενα Σημεία, γραμμές, περιοχές Μετρήσιμα Διατηρούνται στο χρόνο, ενδεχομένως κινούνται Βιολογικοί οργανισμοί Ζώα, δέντρα Ανθρώπινες κατασκευές Οχήματα, σπίτια, πυροσβεστικές φωλιές

Συνεχή πεδία Ιδιότητες που μεταβάλλονται με συνεχή τρόπο στο χώρο Η τιμή είναι συνάρτηση της θέσης Η ιδιότητα μπορεί να είναι οποιουδήποτε τύπου χαρακτηριστικό, π.χ. διεύθυνση Η ιδιότητα «υψόμετρο» Μια μοναδική τιμή για κάθε σημείο της επιφάνειας της Γης... και μεταφορικά •Οποιοδήποτε πεδίο μπορεί να έχει πρανές (slope), κλίση (gradient), αιχμές (peaks), φρεάτια (pits)

Παραδείγματα πεδίων Ιδιότητες του εδάφους, π.χ. pH, υδατοϊκανότητα Πυκνότητα πληθυσμού που όμως σε λεπτομερή κλίμακα η ιδιότητα του συνεχούς πεδίου καταρρέει Ιδιοκτησία γης Μια μοναδική τιμή ενός ονομαστικού χαρακτηριστικού σε κάθε σημείο γης Όνομα επαρχίας, νομού, χώρας Ατμοσφαιρική θερμοκρασία, πίεση

Παράδειγμα φαινομένου συνεχούς πεδίου: υψομετρικά δεδομένα που παρήχθηκαν από την αποστολή Shuttle Radar Topography Mission με χρήση εικόνας του δορυφόρου Landsat – κατεύθυνση ΝΑ κατά μήκος του ρήγματος του Αγ. Ανδρέα στη Ν. Καλιφόρνια μαζί με μια προσομοίωση ουρανού

Περιπτώσεις ειδικής δυσκολίας Λίμνες και άλλα φυσικά φαινόμενα Συχνά εκλαμβάνονται ως αντικείμενα αλλά είναι δύσκολο να οριστούν ή να μετρηθούν επακριβώς Μετεωρολογικές προβλέψεις Οι προβλέψεις βασίζονται σε μοντέλα πάνω σε πεδία αλλά παρουσιάζονται σε ορολογία διακριτών αντικειμένων •Υψηλά, χαμηλά, μέτωπα

Ψηφιδωτή και διανυσματική αναπαράσταση Πώς μπορούμε να αναπαραστήσουμε φαινόμενα που εκλαμβάνονται είτε ως πεδία είτε ως διακριτά αντικείμενα? Ψηφιδωτή αναπαράσταση (raster) Διαμέριση του κόσμου σε τετράγωνα κελιά Αγκύρωση των γωνιών σε σημεία της Γης Αναπαράσταση των διακριτών αντικειμένων ως σύνολα ενός ή περισσοτέρων κελιών Αναπαράσταση των πεδίων με ανάθεση τιμών χαρακτηριστικών στα κελιά Χρησιμοποιείται περισσότερο για αναπαράσταση πεδίων παρά διακριτών αντικειμένων

Υπόμνημα Διάφορα κωνοφόρα Έλατα Σαβάννα με δρύες Βοσκότοπος Αναπαράσταση τύπου raster. Το κάθε χρώμα αναπαριστά διαφορετική τιμή ενός πεδίου ονομαστικού τύπου που δηλώνει τον τύπο εδαφοκάλυψης.