Γεω-οπτικοποίηση και ζητήματα κλίμακας: εύρεση και συνδυασμός κλιμάκων με ανάπτυξη υπολογιστικών μεθόδων και γεωπληροφορικής

Abstract

Η χρήση των συστημάτων υπολογιστών στη Χαρτογραφία έδωσε ώθηση στη δημιουργία νέων χαρτογραφικών μεθόδων και τεχνικών. Η συνεχώς αυξανόμενη υπολογιστική ισχύς τους επιτρέπει στους γεω-επιστήμονες και πιο συγκεκριμένα στους γεωγράφους και στους χαρτογράφους τη δημιουργία ψηφιακών αναπαραστάσεων του γεωγραφικού χώρου με ιδιαίτερα μεγάλη ακρίβεια καλύπτοντας όλο το εύρος των χαρτογραφικών κλιμάκων. Στις μέρες μας οι χαρτογραφικές εργασίες πραγματοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά με τη χρήση ψηφιακών μέσων, ωστόσο αρκετά μεγάλος αριθμός πολύπλοκων διαδικασιών του χαρτογραφικού σχεδιασμού εξακολουθούν να υλοποιούνται με μη αυτοματοποιημένες ψηφιακές διεργασίες. Προς τη βελτίωση του τελικού χαρτογραφικού αποτελέσματος αλλά και της επίλυσης συγκεκριμένων χαρτογραφικών προβλημάτων έχουν κατασκευαστεί αρκετά χαρτογραφικά λογισμικά και έχουν αναπτυχθεί αρκετοί αλγόριθμοι. Ωστόσο πολλοί εξειδικευμένοι τομείς της Χαρτογραφίας δεν αξιοποιούν πλήρως την ψηφιακή ανάπτυξη και αυτοματοποίηση των χαρτογραφικών μεθόδων. Παράδειγμα αποτελούν η αυτοματοποιημένη επιλογή κλιμάκων και ο χαρτογραφικός σχεδιασμός ένθετων χαρτών. Στις περιπτώσεις αυτές η γνώση εξειδικευμένων χαρτογραφικών κανόνων αλλά και των κατάλληλων μαθηματικών για την περιγραφή και τη συσχέτιση των κλιμάκων είναι υποχρεωτική. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη δημιουργίας ψηφιακών εργαλείων για την αντιμετώπιση των δυσκολιών που προκύπτουν. Η Χαρτογραφία συχνά καλείται να αντιμετωπίσει προβλήματα για τα οποία η ανάπτυξη ειδικά σχεδιασμένου λογισμικού κρίνεται απαραίτητη. Ένα από τα σημαντικά χαρτογραφικά προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι χαρτογράφοι είναι αυτό της επιλογής της βέλτιστης χαρτογραφικής και γεωγραφικής κλίμακας ανάλογα με το είδος, το μέγεθος της χαρτογραφικής οπτικοποίησης αλλά και το είδος του ψηφιακού μέσου απεικόνισης. Επιπρόσθετα ένα άλλο σημαντικό πρόβλημα είναι αυτό της «Χωρικής Ασυνέχειας του Γεωγραφικού Χώρου» το οποίο εμφανίζεται λόγω της χωρικής ιδιομορφίας που έχουν τα πραγματικά χαρτογραφικά δεδομένα. Συναντάται κατά κύριο λόγο στις οπτικοποιήσεις της Νησιωτικής Χαρτογραφίας και κυρίως σε απεικονίσεις μικρών ή απομονωμένων νησιών που περιέχονται ή και περιβάλουν την κυρίως περιοχή απεικόνισης. Στην περίπτωση αυτή απαιτείται η κατασκευή ένθετων χαρτών ως ο πιο αποτελεσματικός τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος αυτού αποτελώντας ταυτόχρονα τη βέλτιστη χαρτογραφική προσέγγιση. Στόχος της διατριβής είναι η διερεύνηση και η επίλυση των προβλημάτων: α) επιλογής της αποδοτικότερης χαρτογραφικής και γεωγραφικής κλίμακας σύμφωνα με το μέγεθος της απεικόνισης και το είδος του ψηφιακού μέσου που χρησιμοποιείται και β) της «Χωρικής Ασυνέχειας του Γεωγραφικού Χώρου» με τη χρήση αυτοματοποιημένων διαδικασιών επιλογής της βέλτιστης χαρτογραφικής κλίμακας και θέσης ένθετων χαρτών. Η προσπάθεια διερεύνησης και επίλυσης των προβλημάτων αυτών πραγματοποιήθηκε από τις εφαρμογές 3D Scale Cube και Inset Mapper αντίστοιχα, τα οποία αναπτύχθηκαν ειδικά γι' αυτόν το σκοπό. Το 3D Scale Cube είναι ένα εργαλείο που ενσωματώνει υπολογιστικές μεθόδους οι οποίες κωδικοποιούν τις συσχετίσεις των κλιμάκων της Γεωγραφίας Χαρτογραφική, και Γεωγραφική κλίμακα και της Ανάλυσης (resolution) των δεδομένων με στόχο να βοηθήσουν το χαρτογράφο να επιλέξει τη βέλτιστη χαρτογραφική ή γεωγραφική κλίμακα ανάλογα με το μέγεθος της οπτικοποίησης και το είδος του ψηφιακού μέσου απεικόνισης. Το Inset Mapper αποτέλεσε μια προσπάθεια ανάπτυξης ενός αυτοματοποιημένου εργαλείου που έχει ως στόχο την κωδικοποίηση της χαρτογραφικής γνώσης κατασκευής ένθετων χαρτών σε περιοχές με πρόβλημα «Χωρικής Ασυνέχειας». Έτσι απώτερος σκοπός του είναι να προσπαθήσει να «μιμηθεί» τα στάδια σχεδιασμού και τις αποφάσεις που παίρνει ένας χαρτογράφος όταν σχεδιάζει χαρτογραφικές αναπαραστάσεις που περιέχουν ένθετους χάρτες. Η εφαρμογή αυτή έχει σχεδιαστεί με στόχο να αποτελέσει μια χρήσιμη χαρτογραφική πλατφόρμα επιλογής τόσο της βέλτιστης χαρτογραφικής κλίμακας όσο και της βέλτιστης θέσης πολλαπλών ένθετων χαρτών που απεικονίζουν νησιωτικές περιοχές Οι ερευνητικές συνεισφορές αυτής της διατριβής που πραγματεύτηκε συγκεκριμένα πεδία της αυτοματοποιημένης Χαρτογραφίας, εντοπίζονται στο ότι μπορούν να συμβάλλουν στην αντιμετώπιση των ζητημάτων κλίμακας για πιο αποδοτικές και σωστές χαρτογραφικά απεικονίσεις μέσα από αυτοματοποιημένες διαδικασίες, με τη δημιουργία καλά δοκιμασμένων υπολογιστικών μεθόδων και τεχνικών χαρτογραφικού σχεδιασμού για την κατασκευή ψηφιακών χαρτογραφικών εργαλείων. Με την κατασκευή των 3D Scale Cube και Inset Mapper επιτεύχθηκε η ενσωμάτωση της χαρτογραφικής γνώσης σε εφαρμογές που εκτελούν αυτοματοποιημένες διεργασίες για την επίλυση αμιγώς χαρτογραφικών προβλημάτων.