GIS

Η λέξη GIS είναι τα αρχικά των αγγλικών λέξεων Geographic Information Systems. Στα Ελληνικά μεταφράζεται ως Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (ΓΣΠ). Πρόκειται για ένα από τα πιο ισχυρά εργαλεία που έχει σήμερα στη διάθεσή του ο Γεωγράφος. 🌍💻

Στο παρελθόν, οι επιστήμονες που ήθελαν να μελετήσουν έναν τόπο, σημείωναν τα δεδομένα τους πάνω σε χάρτινους χάρτες, με το χέρι. Σήμερα, χάρη στα GIS, όλη αυτή η δουλειά γίνεται στον ηλεκτρονικό υπολογιστή, πολύ πιο γρήγορα, με μεγαλύτερη ακρίβεια και με πολλές νέες δυνατότητες.

Τι είναι τα GIS; 🗺️

Η ιστορία των GIS ξεκινά τη δεκαετία του 1960. Τότε ο Καναδός Γεωγράφος Roger Tomlinson άρχισε να συλλέγει χάρτες με δεδομένα που προέρχονταν από αεροφωτογραφίες. Στη συνέχεια ψηφιοποιούσε αυτούς τους χάρτες, τους επεξεργαζόταν και τους αποθήκευε στους υπολογιστές.

Με αυτόν τον τρόπο ο Tomlinson μπορούσε να παρατηρεί, να μελετά και να αναλύει εύκολα, μέσα από τον υπολογιστή, θέματα που τον ενδιέφεραν: πώς θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν οι φυσικοί πόροι μιας περιοχής ή πώς θα μπορούσαν να σχεδιαστούν οι επεκτάσεις των πόλεων. Επιπλέον, μπορούσε ανά πάσα στιγμή να χρησιμοποιεί ξανά αυτά τα δεδομένα — μια λειτουργία που ονομάζεται ανάκτηση.

Τα GIS μας επιτρέπουν να σχεδιάζουμε χάρτες, δηλαδή να κάνουμε οπτικοποίηση δεδομένων, ώστε να κατανοήσουμε και να ερμηνεύσουμε δεδομένα που αφορούν στον χώρο. Η δύναμή τους είναι τεράστια: με τα GIS μπορούμε να μελετήσουμε από την έκταση της αυλής του σπιτιού μας έως και τις τεράστιες διαδρομές που κάνουν οι φάλαινες όταν μεταναστεύουν από το ένα ημισφαίριο της Γης στο άλλο!

Ο ορισμός των GIS

Εν συντομία, μπορούμε να πούμε ότι:

Τα GIS είναι πληροφοριακά συστήματα σχεδιασμένα να συλλέγουν, να αποθηκεύουν, να επεξεργάζονται, να αναλύουν, να διαχειρίζονται και να παρουσιάζουν χωρικά δεδομένα.

Τα εργαλεία που χρειάζονται τα GIS 🖥️

Για να δουλέψει κάποιος με GIS, χρειάζεται τα εξής βασικά εργαλεία:

• Έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή.
• Το κατάλληλο λογισμικό GIS (δηλαδή το ειδικό πρόγραμμα).
• Έναν χάρτη δεδομένων πάνω στον οποίο δουλεύει.
• Φυσικά, έναν Γεωγράφο ή άλλον ειδικό που ξέρει να χειρίζεται το σύστημα.

Τι περιλαμβάνουν τα GIS;

Η λειτουργία των GIS στηρίζεται σε τρία μεγάλα στάδια: τη συλλογή, την επεξεργασία και την ανάλυση των δεδομένων. Ας τα δούμε ένα προς ένα.

α. Συλλογή δεδομένων 📡

Το πρώτο βήμα είναι να συγκεντρώσουμε τα δεδομένα που θα χρησιμοποιήσουμε. Σήμερα η συλλογή δεδομένων γίνεται κυρίως με τρεις τρόπους:

• Με δορυφόρους, που περιστρέφονται γύρω από τη Γη και «φωτογραφίζουν» την επιφάνειά της. Έτσι προκύπτουν οι δορυφορικές φωτογραφίες.
• Με μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα (drones), δηλαδή μικρά ιπτάμενα μηχανήματα χωρίς πιλότο, που πετούν σε χαμηλότερο ύψος και τραβούν λεπτομερείς εναέριες φωτογραφίες.
• Με σαρωτές και άλλες ειδικές συσκευές.

Χάρη σε αυτές τις τεχνολογίες, μπορούμε πλέον να μελετούμε κάθε περιοχή του πλανήτη. Μπορούμε να αναλύσουμε πώς είναι το φυσικό περιβάλλον, πώς ζουν οι άνθρωποι, αλλά και πώς έχει επηρεάσει ο άνθρωπος το περιβάλλον στο οποίο ζει. Για παράδειγμα, με μια δορυφορική φωτογραφία μπορούμε να δούμε από ψηλά ολόκληρη πόλη, ενώ με ένα drone μπορούμε να παρατηρήσουμε την καταστροφή ενός δάσους, όπως συμβαίνει με την παράνομη αποψίλωση (κόψιμο δέντρων) του δάσους του Αμαζονίου.

Οι δορυφόροι έχουν παίξει τεράστιο ρόλο σε αυτήν την εξέλιξη. Ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος ονομάστηκε Σπούτνικ 1 και εκτοξεύτηκε στις 4 Οκτωβρίου 1957. Σήμερα, γύρω από τον πλανήτη μας περιφέρονται πάνω από 6.500 δορυφόροι, που ανήκουν σε διάφορα κράτη και αξιοποιούνται με διαφορετικό τρόπο ο καθένας.

Οι τεχνητοί δορυφόροι χρησιμεύουν ώστε:

1. Να παρατηρούμε την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα της Γης.
2. Να παρατηρούμε το διάστημα.
3. Να επικοινωνούμε μεταξύ μας (π.χ. με τα δορυφορικά τηλέφωνα).
4. Να μετακινούμαστε πάνω στη Γη (πλοήγηση).
5. Να διεξάγουμε πειράματα.

β. Επεξεργασία, ψηφιοποίηση και αποθήκευση δεδομένων 🔧

Αφού συλλέξουμε τα δεδομένα από τους δορυφόρους (φωτογραφίες, επεξεργασμένες δορυφορικές φωτογραφίες), μπορούμε να κατασκευάσουμε πολλούς και χρήσιμους χάρτες, σε ψηφιακή ή έντυπη μορφή. Με τα δεδομένα αυτά μπορούμε να υπολογίσουμε τα πάντα: από την έκταση μιας καμένης περιοχής έως και το μήκος της διαδρομής από το σπίτι μας στο σχολείο.

Για να σχεδιάσουμε ψηφιακούς χάρτες, χρησιμοποιούμε πρωτογενή δεδομένα, όπως μια δορυφορική φωτογραφία. Στη συνέχεια μετατρέπουμε σε ψηφιακή μορφή (ψηφιοποιούμε) τα στοιχεία που μας ενδιαφέρουν.

Πώς γίνεται αυτό; Σχεδιάζοντας πάνω στη φωτογραφία σημεία, γραμμές και πολύγωνα, ανάλογα με τη χωρική πληροφορία που θέλουμε να ξεχωρίσουμε.

γ. Ανάλυση δεδομένων 🔍

Το τελευταίο στάδιο είναι η ανάλυση. Αφού έχουμε φτιάξει τους χάρτες μας, τους μελετάμε ώστε να αναγνωρίσουμε μοτίβα και τάσεις — δηλαδή επαναλαμβανόμενα σχέδια και κατευθύνσεις στα φαινόμενα. Έτσι μπορούμε να βγάλουμε συμπεράσματα και να πάρουμε σωστές αποφάσεις.

Τα επίπεδα πληροφορίας: το «μυστικό» των GIS 🧩

Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά των GIS είναι ότι δουλεύουν με επίπεδα πληροφορίας (ή αλλιώς «στρώματα»). Μπορείς να τα φανταστείς σαν διαφανείς ζελατίνες που έχουν σχεδιασμένη πάνω τους μία μόνο κατηγορία πληροφορίας η καθεμία. Όταν τις βάλουμε τη μία πάνω στην άλλη, δημιουργείται ένας ολοκληρωμένος χάρτης.

Για παράδειγμα, για μια περιοχή μπορούμε να έχουμε ξεχωριστά επίπεδα για:

• το οδικό δίκτυο (οι δρόμοι),
• τα κτήρια,
• τη βλάστηση (δέντρα και φυτά).

Αν συνδυάσουμε όλα αυτά τα επίπεδα μαζί, αποκτούμε μια πλήρη εικόνα της περιοχής.

Τρεις τύποι χωρικής πληροφορίας

Κάθε χωρική πληροφορία σχεδιάζεται με έναν συγκεκριμένο τρόπο, ανάλογα με το σχήμα που της ταιριάζει. Υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι:

Ας το δούμε πιο συγκεκριμένα:

• Το Επίπεδο 1 μπορεί να περιέχει Σημεία για θέσεις, όπως τα φώτα της τροχαίας.
• Το Επίπεδο 2 μπορεί να περιέχει Γραμμές για αποστάσεις, όπως οι δρόμοι.
• Το Επίπεδο 3 μπορεί να περιέχει Πολύγωνα για επιφάνειες, όπως τα κτήρια.

Όταν συνδυάσουμε τα επίπεδα 1, 2 και 3, τότε έχουμε ένα ολοκληρωμένο Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών / GIS! ✨

Από το 1913 στο 2024: η μαλάρια στην Κύπρο και τα GIS 🦟

Για να καταλάβουμε στην πράξη πώς δουλεύουν τα GIS, ας δούμε ένα πραγματικό παράδειγμα από την ιστορία της Κύπρου. Στις αρχές του 20ού αιώνα, η μαλάρια (ή ελονοσία) ήταν μια σοβαρή αρρώστια που μεταδιδόταν από το κουνούπι Ανωφελές. Το 1913 ένας ερευνητής, ο Δρ Ross, μελέτησε το φαινόμενο κάνοντας έρευνα πεδίου — δηλαδή πηγαίνοντας ο ίδιος στους τόπους για να συλλέξει στοιχεία.

Αν επαναλαμβάναμε αυτή την έρευνα σήμερα με τη βοήθεια των GIS, θα ακολουθούσαμε τα εξής βήματα:

1. Συλλογή δειγμάτων νερού από φράγματα, δεξαμενές, έλη, πηγάδια, στάσιμα νερά, ποιμνιοστάσια (μαντριά), λιμνούλες με χόρτα και λύματα χωριών και πόλεων, για να ελέγξουμε αν υπάρχουν κουνούπια Ανωφελή ή προνύμφες τους (τα «μωρά» των κουνουπιών).
2. Ερωτήσεις στους κατοίκους των γύρω σπιτιών, για να μάθουμε αν υπήρχαν ή υπάρχουν κρούσματα μαλάριας.
3. Καταχώρηση των δεδομένων σε πίνακα, δηλαδή γράψιμό τους σε οργανωμένη μορφή.
4. Χρήση συσκευής GPS (συσκευή εντοπισμού θέσης), για να βρούμε το ακριβές Γεωγραφικό Πλάτος και Μήκος κάθε κρούσματος.
5. Επιλογή σημείων, γραμμών ή πολυγώνων για να συνθέσουμε χάρτες που δείχνουν όλα αυτά τα στοιχεία.
6. Φροντίδα ώστε τα δεδομένα να έχουν χωρική πληροφορία (Γεωγραφικό Πλάτος και Μήκος). Αυτό είναι απαραίτητο, γιατί μόνο έτσι μπορούν να σημειωθούν στον χάρτη στην ακριβή τους θέση. Διαφορετικά, τα δεδομένα δεν θα ήταν χρήσιμα στην έρευνα.
7. Συνδυασμός των δεδομένων σε επίπεδα πληροφορίας, ώστε να συνθέσουμε τους τελικούς χάρτες.

Ένα παράδειγμα από τον πίνακα καταγραφής

Στην έρευνα, τα δεδομένα καταχωρούνται σε έναν πίνακα (αρχείο καταγραφής). Δες μερικά πραγματικά παραδείγματα από τέτοιον πίνακα, όπου φαίνεται καθαρά η σημασία της χωρικής πληροφορίας:

Παρατήρησε ότι κάθε γραμμή έχει και τη θέση (Πλάτος, Μήκος) αλλά και τα ίδια τα στοιχεία της νόσου. Έτσι, το GIS μπορεί να «τοποθετήσει» κάθε χωριό στον σωστό του τόπο πάνω στον χάρτη.

Τα επίπεδα πληροφορίας της έρευνας για τη μαλάρια

Για να μελετηθεί η μαλάρια, δημιουργήθηκαν πολλά διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας. Το καθένα έδειχνε και μια διαφορετική κατηγορία στοιχείων:

• Σημεία δειγματοληπτικού ελέγχου κρουσμάτων μαλάριας και επώασης του κουνουπιού Ανωφελούς.
• Σημεία έντασης κρουσμάτων μαλάριας (πόσο σοβαρό ήταν το πρόβλημα σε κάθε θέση).
• Θέσεις με έλη, στάσιμα νερά και μικρές λίμνες.
• Θέσεις με πηγάδια.
• Θέσεις με πηγές (φυσικά σημεία εξόδου νερού από το έδαφος).
• Θέσεις με ποιμνιοστάσια (μαντριά ζώων).
• Θέσεις με υδατοφράχτες, δεξαμενές και ταμιευτήρες νερού.
• Πυκνότητα κρουσμάτων μαλάριας (πόσο πολλά κρούσματα υπήρχαν σε κάθε περιοχή).

Όταν όλα αυτά τα επίπεδα συντεθούν στον υπολογιστή, προκύπτει ο χάρτης GIS του Δρος Ross, δηλαδή η ψηφιακή σύνθεση ολόκληρης της έρευνας πεδίου.

Το συμπέρασμα της έρευνας 🧐

Η υπόθεση (η αρχική ιδέα που ήθελε να ελέγξει) του Δρος Ross ήταν ότι τα κρούσματα μαλάριας σχετίζονταν με τις δεξαμενές νερού, τα φράγματα και τους ταμιευτήρες νερού.

Όμως, όταν μελετήθηκαν οι χάρτες, φάνηκε ότι δεν υπάρχει αξιόπιστη χωρική συσχέτιση των δεξαμενών νερού, των φραγμάτων και των ταμιευτήρων νερού με την επώαση του κουνουπιού Ανωφελούς. Δηλαδή, τα κρούσματα δεν εμφανίζονταν εκεί όπου υπήρχαν αυτά τα μεγάλα έργα νερού.

Έτσι, η αρχική υπόθεση του Δρος Ross απορρίφθηκε (αποδείχθηκε λανθασμένη). Οι ερευνητές συνέχισαν τη μελέτη συνδυάζοντας άλλα επίπεδα πληροφορίας.

Τελικά, από τη νέα ανάλυση διαπιστώθηκε ότι είναι πιθανό να υπάρχει χωρική συσχέτιση μεταξύ των κρουσμάτων μαλάριας και του συνδυασμού των θέσεων των πηγαδιών, των ποιμνιοστασίων και των ελών, δηλαδή εκεί όπου εκκολάπτονται (γεννιούνται) τα κουνούπια Ανωφελή. Αυτό δείχνει τη μεγάλη αξία των GIS: μας βοηθούν να βρούμε την πραγματική αιτία ενός προβλήματος, συγκρίνοντας πολλά διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας.

Με απλά λόγια, η χωρική συσχέτιση σημαίνει ότι δύο φαινόμενα (π.χ. τα κρούσματα μαλάριας και τα έλη) εμφανίζονται μαζί στις ίδιες περιοχές. Όταν κάτι τέτοιο ισχύει, υποψιαζόμαστε ότι μπορεί να συνδέονται μεταξύ τους.

GIS και τροχαία ατυχήματα 🚗

Τα GIS δεν χρησιμοποιούνται μόνο για τη μελέτη ασθενειών ή του φυσικού περιβάλλοντος. Είναι εξίσου χρήσιμα και στην καθημερινή ζωή των πόλεων. Ένα σημαντικό παράδειγμα είναι η μελέτη των τροχαίων ατυχημάτων.

Συχνά τα τμήματα τροχαίας πραγματοποιούν έρευνες πεδίου και χρησιμοποιούν GIS. Στην Κύπρο, το Τμήμα Τροχαίας και το Υπουργείο Συγκοινωνιών και Έργων συλλέγουν δεδομένα για να εξασφαλίσουν την ασφαλή λειτουργία του οδικού δικτύου.

Η διαδικασία έχει ως εξής:

1. Ειδικοί μεταφέρουν τα χωρικά δεδομένα (τις θέσεις των ατυχημάτων) σε χάρτες GIS.
2. Στη συνέχεια, οι χάρτες αναλύονται, ώστε να αναγνωριστούν τυχόν μοτίβα και τάσεις (π.χ. αν πολλά ατυχήματα γίνονται στο ίδιο σημείο).
3. Σκοπός είναι να εντοπιστούν τα επικίνδυνα σημεία του οδικού δικτύου και να ληφθούν οι κατάλληλες αποφάσεις για τη βελτίωσή τους.

Πώς φτιάχνεται ο χάρτης των ατυχημάτων

Ας πάρουμε ως παράδειγμα την περιοχή του Στροβόλου, στη Λευκωσία. Ξεκινώντας από μια δορυφορική / αεροφωτογραφία της περιοχής (την Εισαγωγή δεδομένων), ο Γεωγράφος σχεδιάζει με τον υπολογιστή τρία διαφορετικά επίπεδα:

Όταν συνδυάσουμε (βάλουμε το ένα πάνω στο άλλο) τα τρία αυτά επίπεδα — τις γραμμές, τα σημεία και τα πολύγωνα — προκύπτει ο τελικός χάρτης των τροχαίων ατυχημάτων.

Χάρτες πυκνότητας: όταν το χρώμα μιλάει 🌡️

Από την ανάλυση των δεδομένων μπορεί να προκύψει ένας ακόμα πιο χρήσιμος χάρτης: ο χάρτης πυκνότητας. Αυτός δείχνει τον αριθμό των ατυχημάτων ανά μονάδα επιφάνειας, δηλαδή πόσο «πυκνά» εμφανίζονται τα ατυχήματα σε κάθε περιοχή.

Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του χάρτη είναι ότι κάνει τις προβληματικές περιοχές πολύ πιο ευδιάκριτες (φαίνονται αμέσως με μια ματιά). Έτσι, εκεί όπου συμβαίνουν τα περισσότερα ατυχήματα — για παράδειγμα σε επικίνδυνες διασταυρώσεις — φαίνεται καθαρά ότι το πρόβλημα είναι εντονότερο.

Κοντά στους χάρτες πυκνότητας υπάρχουν και οι χάρτες θερμότητας. Σε αυτούς, όσο πιο θερμό (ζεστό) είναι το χρώμα, τόσο πιο έντονο είναι το φαινόμενο. Τέτοιοι χάρτες χρησιμοποιούνται σε πολλά θέματα, όπως:

• 👥 Δημογραφία (μελέτη του πληθυσμού),
• 🌦️ Μετεωρολογία (μελέτη του καιρού),
• 🌱 Περιβαλλοντική Γεωγραφία,
• 🌊 Ωκεανογραφία (μελέτη των θαλασσών και ωκεανών).

Ένα ωραίο παράδειγμα είναι ένας χάρτης που δείχνει την πυκνότητα του νερού σε αλάτι στους ωκεανούς. Σε έναν τέτοιο χάρτη, το κόκκινο χρώμα δείχνει αυξημένη πυκνότητα αλατιού, άρα ψυχρότερα νερά, ενώ το γαλάζιο χρώμα δείχνει χαμηλότερη πυκνότητα αλατιού, άρα θερμότερα νερά.

Πού αλλού χρησιμοποιούνται τα GIS; 🌐

Όπως είδαμε, τα GIS είναι ένα εργαλείο με τεράστιο εύρος εφαρμογών. Μπορούν να αξιοποιηθούν σε πολλούς κλάδους της Γεωγραφίας:

• Στη Φυσική Γεωγραφία: π.χ. για την παρακολούθηση της αποψίλωσης δασών, των πλημμυρών ή των πυρκαγιών.
• Στην Ανθρωπογεωγραφία: π.χ. για τον σχεδιασμό των πόλεων, τη μελέτη των μετακινήσεων και του πληθυσμού.
• Στην Περιβαλλοντική Γεωγραφία: π.χ. για την προστασία του περιβάλλοντος και τη διαχείριση των φυσικών πόρων.

Στην Κύπρο και στην Ελλάδα, τα GIS χρησιμοποιούνται από επίσημους φορείς, όπως το Εργαστήριο Γεωχωρικής Ανάλυσης του ΤΕΠΑΚ (Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου), το Τμήμα Κτηματολογίου και Χωρομετρίας του Υπουργείου Εσωτερικών της Κύπρου, καθώς και το Υπουργείο Ψηφιακής Διακυβέρνησης της Ελληνικής Δημοκρατίας.

Ας θυμηθούμε τα βασικά 📌

• GIS = Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών. Συλλέγουν, αποθηκεύουν, επεξεργάζονται, αναλύουν, διαχειρίζονται και παρουσιάζουν χωρικά δεδομένα.
• Τα δεδομένα συλλέγονται με δορυφόρους, drones και σαρωτές.
• Η πληροφορία οργανώνεται σε επίπεδα: Σημεία (θέσεις), Γραμμές (αποστάσεις/διαδρομές) και Πολύγωνα (επιφάνειες).
• Ένα δεδομένο είναι χρήσιμο μόνο όταν έχει χωρική πληροφορία (Γεωγραφικό Πλάτος και Μήκος).
• Με την ανάλυση αναγνωρίζουμε μοτίβα, τάσεις και χωρικές συσχετίσεις, ώστε να παίρνουμε σωστές αποφάσεις.
• Οι χάρτες πυκνότητας και θερμότητας δείχνουν, με την ένταση του χρώματος, πόσο έντονο είναι ένα φαινόμενο σε κάθε περιοχή.