Εργαλεία Γεωπληροφορικής και Πολεοδομίας στον Εντοπισμό βιώσιμων αστικών περιοχών. Η περίπτωση της Θεσσαλονίκης και των Τρικάλων.

Από RemoteSensing Wiki

---

Αναθεώρηση της 17:53, 7 Μαρτίου 2019

Πηγή: Εργαλεία Γεωπληροφορικής και Πολεοδομίας στον Εντοπισμό βιώσιμων αστικών περιοχών. Η περίπτωση της Θεσσαλονίκης και των Τρικάλων. Διπλωματική εργασία ΤΜΧΑ [ http://ikee.lib.auth.gr/record/134645/files/MATSHSDE.pdf]

Συγγραφείς: Αθανάσιος Μάτσης

Εισαγωγή

Οι πόλεις σήμερα μπορούν να χαρακτηριστούν ως πολύπλοκα συστήματα που επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες (οικονομικούς, κοινωνικούς, πολιτιστικούς) με αποτέλεσμα να είναι δύσκολη η διεξαγωγή μελετών στον αστικό χώρο. Στη συγκεκριμένη εργασία, με τη βοήθεια της Τηλεπισκόπησης και των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών, καθώς και με τη χρήση κάποιων περιβαλλοντικών δεικτών , γίνεται μια προσπάθεια δημιουργίας ενός μοντέλου το οποίο θα διαχωρίζει τις διάφορες αστικές περιοχές σε σχέση με την ποιότητα των παροχών των περιοχών αυτών προς τους κατοίκους τους. Οι δύο πόλεις που επιλέχθηκαν να μελετηθούν στη συγκεκριμένη εργασία είναι η πόλη της Θεσσαλονίκης ως παράκτια μητροπολιτική περιοχή που δέχεται σοβαρές πιέσεις από το ανθρώπινο περιβάλλον και τα Τρίκαλα, μια μικρότερου μεγέθους πόλη της υπαίθρου, με λιγότερες πιέσεις, που μπορεί να συγκριθεί με την πόλη της Θεσσαλονίκης.

Δεδομένα

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία είναι :

1) Δορυφορική εικόνα Landsat-7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) για την ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης

2) Δορυφορική εικόνα Landsat-7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) για την ευρύτερη περιοχή των Τρικάλων.

3) Δύο Δορυφορικές εικόνες Ikonos-2 της πόλης της Θεσσαλονίκης και της ευρύτερης περιοχής, Pan-sharpened στη χωρική ανάλυση του ενός μέτρου (1 μ.)

4) Δορυφορική εικόνα Ikonos-2 για την πόλη των Τρικάλων και την ευρύτερη περιοχή.

5) DTM (Digital Terrain Model) σε μέγεθος κάνναβου είκοσι μέτρων (20 μ.)

Μεθοδολογία

Η πρώτη διαδικασία που πραγματοποιήθηκε ήταν η γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων. Για τη διαδικασία αυτή χρησιμοποιήθηκαν ορθοφωτοχάρτες από το κτηματολόγιο, από τους οποίους χρησιμοποιήθηκαν φωτοσταθερά για να συσχετίσουν τον ορθοφωτοχάρτη με τις δορυφορικές εικόνες του IKONOS-2. Επίσης κρίθηκε αναγκαία και η εισαγωγή γνωστού DTM (Digital Terrain Model), ώστε να διορθωθούν σφάλματα στις εικόνες που προέρχονται από τη μορφολογία και το ανάγλυφο της περιοχής. Τα σφάλματα στις εικόνες ήταν 0,98 μ. για την εικόνα της Θεσσαλονίκης και 1μ. για την εικόνα των Τρικάλων.

Ακολούθησε η διαδικασία της ταξινόμησης των δορυφορικών εικόνων. Στη συγκεκριμένη εργασία χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της επιβλεπόμενης ταξινόμησης με τη χρήση του αλγόριθμου της μέγιστης πιθανοφάνειας (Maximum Likehood), όπου επιλεχθήκαν δείγματα από στοιχεία που παρουσιάζονται στην εικόνα, με σκοπό την εκπαίδευση του αλγορίθμου.

Μετά τα πρώτα αποτελέσματα της ταξινόμησης οι εικόνες υποβάλλονται σε μια μορφή εξομάλυνσης με σκοπό την μείωση του θορύβου στην εικόνα. Στο λογισμικό ERDAS IMAGINE αυτό γίνεται με την επιλογή Fuzzy Convolution.

Έτσι τα τελικά αποτελέσματα της ταξινόμησης των εικόνων Ikonos-2 φαίνονται στις εικόνες 1 και 2.

Στην παρούσα εργασία η ακρίβεια των δορυφορικών εικόνων που ταξινομήθηκαν ήταν 91,58% για τη Θεσσαλονίκη και 91,54% για τα Τρίκαλα. Δόθηκε περισσότερη σημασία στις τάξεις που αφορούν τις δομημένες περιοχές και το πράσινο, λόγω του χαρακτήρα της εργασίας. Τα ποσοστά κρίθηκαν ικανοποιητικά καθώς η ακρίβεια μειώθηκε λόγω της σύγχυσης του υπολογιστή στις διαφορετικές τιμές της χέρσας γης με τις γεωργικές καλλιέργειες.

Επόμενη διαδικασία είναι η επιλογή των δεικτών που θα χρησιμοποιηθούν στη εργασία. Αρχικά, έγινε μια ενδεικτική επιλογή μεταξύ των δεικτών που μπορούν να υπολογιστούν, με βάση τα υπάρχοντα αρχικά δεδομένα. Ύστερα από την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας και της υπεροχής του κάθε δείκτη έναντι κάποιου άλλου, προέκυψε και ο αριθμός των τελικών δεικτών που χρησιμοποιηθήκαν στην εργασία. Οι τελικοί δείκτες που επιλέχθηκαν ήταν ο δείκτης θερμοκρασίας επιφάνειας εδάφους, ο δείκτης πυκνότητας δόμησης, ο δείκτης πυκνότητας πρασίνου και ορισμένοι δείκτες για τον υπολογισμό του του συνολικού εμβαδού πρασίνου στις περιοχές μελέτης.

Για την αναζήτηση του συνολικού εμβαδού πρασίνου στις περιοχές μελέτης, είτε αυτό είναι αστικό πράσινο, είτε φυσική βλάστηση επιλέχθηκαν να χρησιμοποιηθούν αναλογικοί και ανθεκτικοί στο έδαφος δείκτες. Οι δείκτες που επιλέχθηκαν για τη συγκεκριμένη εργασία ήταν οι εξής:

   1) Ενισχυμένος Δείκτης Βλάστησης (Enhanced Vegetation Index, EVI)
   2) Δείκτης Βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος (Soil Adjusted Vegetation Index , SAVI)
   3) Global Δείκτης Περιβαλλοντικού ελέγχου(Global Environmental Monitoring Index, GEMI)
   4) Ομαλοποιημένος Δείκτης Βλάστησης (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)

Οι παραπάνω δείκτες υπολογίστηκαν και τα αποτελέσματα τους συγκρίθηκαν για τις δύο διαφορετικές περιοχές μελέτης.

Οι παραπάνω δείκτες υπολογίστηκαν στο λογισμικό ERDASIMAGINE με την βοήθεια του Model Maker, το οποίο δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να δημιουργήσει μοντέλα – αλγόριθμους, που πραγματοποιούν μαθηματικές και λογικές πράξεις μεταξύ εικόνων αλλά και μεταξύ συγκεκριμένων καναλιών εικόνων.

Αφού παράχθηκαν τα αποτελέσματα των περιβαλλοντικών δεικτών βάση των παραπάνω αλγορίθμων, έπρεπε να επιλεχτεί ο δείκτης που παρουσίασε την υφιστάμενη κατάσταση βέλτιστα. Ο δείκτης SAVI είναι ο τελικός περιβαλλοντικός δείκτης που επιλέχτηκε, μετά τη σύγκριση του με τους υπόλοιπους δείκτες, και χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό της πυκνότητας του πρασίνου στις περιοχές της Θεσσαλονίκης και των Τρικάλων. Οι παραπάνω δείκτες και τα στοιχεία των πινάκων πρέπει να εισαχθούν σε μια πλατφόρμα που θα επιτρέπει την αλληλοσυσχέτιση τους. Έτσι ξεκινώντας από θεματικά αντικείμενα που εμπεριέχονται στην εικόνα, μετά από την ταξινόμηση τους σε τάξεις, είναι αναγκαίο να μετατραπούν σε μια μορφή που τα καθιστά επεξεργάσιμα αντικείμενα. Οπότε πρέπει να γίνει η μετατροπή των δεδομένων αυτών από μορφή Raster σε μορφή Vector. Για αυτή τη διαδικασία τα δεδομένα μετατράπηκαν σε Vector μέσω του λογισμικού ERDAS IMAGINE και έπειτα εισήχθηκαν στο ArcGIS ώστε να μετατραπούν σε μορφή γνώριμη στο λογισμικό (shapefile). Με αυτόν τον τρόπο η χρήσιμη πληροφορία μπορεί να μετρηθεί και να συγκριθεί συμφώνα με τις ανάγκες της εργασίας. Σκοπός αυτής της διαδικασίας είναι να δημιουργηθεί η βάση δεδομένων, που θα συγκεντρώνει όλους εκείνους τους παράγοντες που επηρεάζουν το τελικό αποτέλεσμα. Οι παράγοντες αυτοί είναι :

   • Η απόσταση των περιοχών από τις βιομηχανικές περιοχές
   • Η πυκνότητα πρασίνου στο επίπεδο των Καποδιστριακών δήμων
   • Η πυκνότητα δόμησης στο επίπεδο των Καποδιστριακών δήμων
   • Συσχέτιση των ζωνών με τις αντικειμενικές αξίες με τους Καποδιστριακούς δήμους
   • Συσχέτιση των θερμοκρασιών με τους Καποδιστριακούς δήμους

Για την καλύτερη εξαγωγή συμπερασμάτων δίνεται η δυνατότητα στον ερευνητή να επιλέξει ένα μοντέλο με βάση τα δικά του κριτήρια και τις προτεραιότητες του την περιοχή που θα του προφέρει μεγαλύτερη ευημερία.

Οι προτιμήσεις του ερευνητή για τη συγκεκριμένη εργασία είναι:

   • Αξίες ακινήτων που μπορούν να καλυφθούν από ένα άτομο της μεσαίας οικονομικής τάξης 
   • Η περιοχή να προφέρει ικανοποιητική ποιότητα ζωής, ως προς το πράσινο και τις πυκνότητες πληθυσμού και δόμησης
   • Η περιοχή να μην πάσχει από υψηλά ποσοστά ανεργίας, ώστε να καταστεί η αναζήτηση εργασίας λιγότερο επίπονη διαδικασία. 
   • Να μην υπάρχουν εγκαταστάσεις βιομηχανίας στην περιοχή, ή τουλάχιστον οι εγκαταστάσεις να απέχουν το λιγότερο 500μ από αυτή. 

Αφού επιλέχθηκε το μοντέλο σύμφωνα με το οποίο θα εξαχθούν συμπεράσματα, το επόμενο βήμα ήταν η εισαγωγή τους σε ένα κοινό σύστημα αξιολόγησης, ώστε να μπορούν να συγκριθούν μεταξύ τους. Έτσι ανάλογα με την σημαντικότητα τους και τα «Living Standards», βαθμολογήθηκαν αναλόγως σε μια κλίμακα από το 1 έως το 10, (με άριστα το 10). Με βάση αυτή τη βαθμολόγια οι προτεινόμενες περιοχές που προκύπτον είναι αυτές που συγκεντρώνουν την μεγαλύτερη βαθμολογία και οι λιγότερο επιθυμητές είναι αυτές με την μικρότερη (πίνακας 1). Οι παράγοντες βαθμολογούνται είτε αρνητικά είτε θετικά, ανάλογα με το πως επηρεάζουν την περιοχή.

Αποτελέσματα

Για την πόλη της Θεσσαλονίκης, αφού αθροίστηκαν οι βαρύτητες, προέκυψαν τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στον πίνακα 2 και στον χάρτη 1.

Συνολικά για την περιοχή της Θεσσαλονίκης, οι περιοχές που κρίνονται ως ελκυστικές είναι αυτές με τις αποχρώσεις του πρασίνου. Η καλύτερη επιλογή για τον ερευνητή θα ήταν να εγκατασταθεί στην περιοχή της Πυλαίας, με την περιοχή της Ευκαρπίας να υστερεί ελάχιστα, και τον Δήμο Αγίου Παύλου να ακλουθεί. Οι περιοχές του Πανοράματος και Πεύκων επηρεάσθηκαν από τις τιμές των ακινήτων και για αυτόν τον λόγω παρουσιάζονται ως επόμενες επιλογές. Οι δυσμενέστερες επιλογές, σύμφωνα με τα κριτήρια που τέθηκαν είναι η περιοχή της Νεάπολης και των Αμπελόκηπων καθώς και ένα κομμάτι της Σταυρούπολης ,και φυσικά η Λεωφόρος Νίκης στον Δήμο Θεσσαλονίκης, λόγω της αξίας των ακινήτων.

Για την περιοχή των Τρικάλων κάποιοι παράγοντες όπως η ανεργία, οι πυκνότητες πληθυσμού, δόμησης και πρασίνου, δεν είχε νόημα να υπολογιστούν λόγω του μεγέθους της πόλης. Οι παράγοντες που συντέλεσαν στην παραγωγή αποτελεσμάτων για τα Τρίκαλα στην ουσία ήταν οι θερμοκρασίες και οι αντικειμενικές αξίες των ακινήτων. Οι βαθμολογίες που προέκυψαν είναι αυτές που παρουσιάζονται στον πίνακα 3 και στον χάρτη 2.

Οι πιο ελκυστικές περιοχές σύμφωνα με τις αξίες γης και τις θερμοκρασίες, παρουσιάζονται με τις αποχρώσεις του πράσινου ενώ οι μη ελκυστικές με τις αποχρώσεις του κόκκινου ,και με ενδιάμεση τιμή το πορτοκαλί. Σύμφωνα με αυτές τις αποχρώσεις, το σκούρο πράσινο είναι αυτό που ικανοποιεί βέλτιστα τα κριτήρια ενώ η περιοχή με το σκούρο κόκκινο είναι αυτή που δεν τα ικανοποιεί. Έτσι το κέντρο της πόλης φαίνεται να μην ικανοποιεί τα κριτήρια που δόθηκαν, ενώ το νοτιοανατολικό τμήμα της πόλης φαίνεται να τα ικανοποιεί πλήρως.

Κρίθηκε σημαντικό να γίνει μια περαιτέρω σύγκριση ανάμεσα στη Θεσσαλονίκη και τα Τρίκαλα. Έτσι για κάθε έναν από τους δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν για τα Τρίκαλα έγινε μία δεύτερη ξεχωριστή βαθμολογία βαρυτήτων. Η βαθμολογία των βαρυτήτων δόθηκε με βάση τα χαρακτηριστικά της Θεσσαλονίκης. Στη δεύτερη περίπτωση δηλαδή οι βαρύτητες λάμβαναν τιμές συγκριτικά με τη Θεσσαλονίκη, με σκοπό την σύγκριση των παροχών που προσφέρουν οι δύο πόλεις.

Το διάγραμμα 1 παρουσιάζει τις τελικές βαθμολογίες των Δήμων που εξετάστηκαν στην Θεσσαλονίκη και τον Δήμο Τρικάλων. Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι σε σχέση με τους Δήμους της Θεσσαλονίκης που παρουσιάζουν τις μεγαλύτερες βαθμολογίες, ο Δήμος Τρικάλων συγκεντρώνει τη μεγαλύτερη και κατέχει τα πρωτεία ως προς τις παροχές του στα κριτήρια που τέθηκαν.

Συμπεράσματα

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, στις περιοχές μελέτης, γίνεται ένας διαχωρισμός μεταξύ του κέντρου της πόλης και των προαστίων. Ο λόγος είναι ότι σε όλες τις πόλεις ο πληθυσμός που έχει την οικονομική δυνατότητα αποφεύγει το κέντρο της και μεταφέρεται στα προάστια, με σκοπό την αναζήτηση καλύτερων συνθηκών διαβίωσης. Η μετακίνηση αυτή οφείλεται στα προβλήματα που παρουσιάζουν οι σημερινές πόλεις στο κέντρο τους. Εκτός των συνηθέστερων (κυκλοφοριακά προβλήματα και ρύπανση), στα προβλήματα κατατάσσονται η πυκνή δόμηση, που σχετίζεται με τις υψηλές πυκνότητες πληθυσμού, η έλλειψη χώρων πρασίνου, καθώς και οι υψηλές θερμοκρασίες κατά τους θερινούς μήνες. Αντίθετα στα περίχωρα της πόλης τα προβλήματα αυτά είτε είναι ανύπαρκτα είτε εκδηλώνονται σε μικρότερο βαθμό, προσφέροντας ένα καλύτερο περιβάλλον διαμονής για τους κατοίκους τους. Η ευημερία που προσφέρει το περιβάλλον στα προάστια μπορεί να συσχετιστεί με τις θεωρίες της βιωσιμότητας και της ποιότητας ζωής, ενισχύοντας τις μελέτες που αποδεικνύουν ότι η ζωή στα προάστια είναι καλύτερης ποιότητας,καθώς προσεγγίζουν καλύτερα τα χαρακτηριστικά των βιώσιμων περιοχών. Αυτό φαίνεται και από τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας ,καθώς οι πιο ελκυστικές περιοχές είναι στα περίχωρα των πόλεων της Θεσσαλονίκης και των Τρικάλων, ενώ οι περιοχές που παρουσίασαν την λιγότερη ελκυστικότητα βρίσκονται στο κέντρο των πόλεων.

Εκτός από τον διαχωρισμό που έγινε μεταξύ του κέντρου της πόλης και των προαστίων, έγινε επίσης σύγκριση μεταξύ της πόλης της Θεσσαλονίκης και της πόλης των Τρικάλων. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση μεταξύ μιας παράκτιας μητροπολιτικής περιοχής, η οποία για τα ελληνικά δεδομένα είναι μεγάλης έκτασης, με μια μεσαίου μεγέθους πόλη της υπαίθρου. Αυτό απέδειξε ότι αντικειμενικά η μεσαίου μεγέθους πόλη των Τρικάλων μπορεί να ανταγωνιστεί μια μεγάλη πόλη, αφού οι παροχές της με βάση την τελική βαθμολογική κατάταξη ξεπερνούσαν κατά πολύ τις περιοχές της Θεσσαλονίκης. Αυτό ίσως να μην είναι απόλυτα αντικειμενικό, καθώς δεν υπολογίσθηκαν άλλοι παράγοντες όπως οι υπηρεσίες που προφέρει η μια πόλη έναντι της άλλης. Ο υπολογισμός των παραπάνω παραγόντων, όπως για παράδειγμα των δεικτών των μεταφορών, θα μπορούσε να επηρεάσει το αποτέλεσμα. Ένα ασφαλές συμπέρασμα που μπορεί να εξαχθεί όμως, είναι ότι μια πόλη όπως τα Τρίκαλα προφέρει ένα πιο φιλικό περιβάλλον προς τον άνθρωπο σε σύγκριση με τη Θεσσαλονίκη και προσεγγίζει καλύτερα το πρότυπο ευημερίας που έθεσε το μοντέλο που δημιουργήθηκε.