ChapterPDF Available

Σημειώσεις του μαθήματος “Τοπογραφία–Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις”

Authors:

Abstract

Οι σημειώσεις για το μάθημα “Τοπογραφία – Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” είναι μια προσπάθεια αρχικής και πολύ συνοπτικής καταγραφής επιστημονικών γνώσεων οι οποίες έχουν αποδοθεί με κατανοητό και κάποιες φορές με εκλαϊκευμένο τρόπο έτσι ώστε να μπορούν να αξιοποιηθούν είτε ως αρχικό υποστηρικτικό υλικό για περαιτέρω προσωπική έρευνα είτε ως εργαλείο στο επιχειρησιακό θέατρο. Κατά τη διδασκαλία του μαθήματος, δόθηκε μεγάλη έμφαση στην πρακτική εξάσκηση των Δοκίμων Ανθυποπυραγών του Πυροσβεστικού Σώματος στα Γ.Σ.Π., με ασκήσεις στο ArcGIS σε αίθουσα Η/Υ της Πυροσβεστικής Ακαδημίας. Αξίζει να σημειωθεί ότι η εκπαίδευση πεδίου αποτέλεσε αναπόσπαστο τμήμα του εν λόγω μαθήματος.
Πυροσβεστική Ακαδημία
Σχολή Ανθυποπυραγών
Σημειώσεις μαθήματος:
Τοπογραφία Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις
(ΠΓ 16)
Από τον διδάσκοντα:
Δρ. Μιλτιάδη Αθανασίου
Αχαρνές, Δεκέμβριος 2016
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 1
Περιεχόμενα
Πρόλογος ……………………………………………………………………………………………………………………………………3
1. Εισαγωγή…………………………………………………………………………………………………………………..…. …………4
2. Χάρτης……………………………………………………………………………………………………………………….…………5
2.1. Κλίμακα χάρτη……………………………………………………………………………………………………………….………6
2.2. Ισοϋψείς…………………………………………………………………………………………………………….......…………7
2.3 Αναγνωρίζοντας μορφές - διαβάζοντας το χάρτη …………………………………………………………….……………9
2.4 Βορράς………………………………………………………………………………………………………………………………13
3. Συστήματα αναφοράς………………………………………………………………………………………………………………16
4. Υπολογισμοί και εκτιμήσεις στο χάρτη και στο πεδίο…………………………………………………….………………21
5. Διαχείριση φυσικών καταστροφών και εργαλεία γεωπληρο φορικής………………………………..…………34
5.1. Α ξιοποίηση χωρικών δεδομένων σε πυροσβεστικές επιχειρήσεις…………………………………….…………35
5.1.1 GPS……………………………………………………………………………………………………..………………………36
5.1.2 Στοιχεία Τηλεπισκόπησης………………………………………………………………………………………….…………42
6. Γεωμορφολογία και μετεωρολογικές συνθήκες………………………………………………………………….………45
7. Γεωμορφολογία και φυσικές καταστροφές…………………………………………………………………………………50
7.1 Πλημμυρικό φαινόμενο……………………………………………………………………………………….…………………51
7.2 Δασικές πυρκαγιές…………………………………………………………………………………………………………………57
7.3 Κατολισθήσεις……………………………………………………………………………………………………….……………61
7.4 Σεισμός…………………………………………………………………………………………………………………………………63
Βιβλιογραφ ία (Ελληνική) ……………………………………………………………………………………………….…… .………64
Βιβλιογραφία (Ξενόγλωσση) ………………………………………………………………………………………………..………67
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 2
© Μιλτιάδης Αθανασίου
Η βιβλιογραφική αναφορά είναι:
Αθανασίου Μ. 2016. Σημειώσεις του μαθήματος “Τοπογραφία–Γεωπληροφορική στις
Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις”. Σχολή Ανθυποπυραγών, Πυροσβεστική Ακαδημία, σελ. 68.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 3
Πρόλογος
Οι σημειώσεις για το μάθημα Τοπογραφία Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές
Επιχειρήσεις είναι μια προσπάθεια αρχικής και πολύ συνοπτικής καταγραφής
επιστημονικών γνώσεων οι οποίες έχουν αποδοθεί με κατανοητό και κάποιες φορές με
εκλαϊκευμένο τρόπο έτσι ώστε να μπορούν να αξιοποιηθούν είτε ως αρχικό
υποστηρικτικό υλικό για περαιτέρω προσωπική έρευνα είτε ως εργαλείο στο
επιχειρησιακό θέατρο.
Κατά τη διδασκαλία του μαθήματος, δίνεται μεγάλη έμφαση στην πρακτική εξάσκηση
των Δοκίμων Ανθυποπυραγών του Πυροσβεστικού Σώματος στα Γ.Σ.Π., με ασκήσεις
στο ArcGIS σε αίθουσα Η/Υ της Πυροσβεστικής Ακαδημίας. Γι’ αυτό θέλω να
ευχαριστήσω τον αξιότιμο κ. Άδωνι Κοντό, πρόεδρο της εταιρείας Marathon Data
Systems, που αποδέχθηκε το αίτημά μου για παροχή δωρεάν εκπαιδευτικών αδειών
χρήσης του ArcGIS, έτσι ώστε να καταστεί εφικτή αυτή η εκπαίδευση. Επίσης
ευχαριστώ θερμά την κ. Διονυσία Μαρκοπούλου Περιβαλλοντολόγο-Χαρτογράφο M.Sc.
και τον κ. Ευστράτιο Τσαρούχη Πληροφορικό M.Sc., στελέχη της ίδιας εταιρείας, για
την άμεση και ουσιαστική υποστήριξή τους.
Ευχαριστώ επίσης για τη συνεργασία, τον Διοικητή της Πυροσβεστικής Ακαδημίας
Αρχιπύραρχο κ. Ιωάννη Ράμφο, τον Διοικητή της Σχολής Ανθυποπυραγών Αντιπύραρχο
κ. Δημήτριο Καλιανιώτη, τον Κοσμήτορα της Σχολής Αντιπύραρχο κ. Μιχαήλ Χάλαρη,
τον Προϊστάμενο του Γραφείου Εκπαίδευσης Αντιπύραρχο κ. Νικόλαο Λαγουδάκη και
τον ομότιμο καθηγητή Ε.Μ.Π. και Διευθυντή Σπουδών της Πυροσβεστικής Ακαδημίας
κ. Παναγιώτη Τουλιάτο.
Αξίζει να σημειωθεί ότι επειδή η εκπαίδευση πεδίου αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του
εν λόγω μαθήματος, θα γίνει προσπάθεια υπαίθριας διεξαγωγής της κατά το 2017, σε
συνεργασία με τη Διοίκηση και το Γραφείο Εκπαίδευσης της Πυροσβεστικής Ακαδημίας.
Επειδή είναι πολύ πιθανό να υπάρχουν κάποια λάθη στο κείμενο, τα οποία να έχουν
διαφύγει της προσοχής μου, οι επισημάνσεις σας είναι ευπρόσδεκτες.
Με τιμή
Δρ. Μιλτιάδης Αθανασίου
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 4
1. Εισαγωγή
Η περιγραφή και η ταξινόμηση των διαφόρων μορφών του φυσικού ανάγλυφου της
γης και των φυσικών τους χαρακτηριστικών, είναι αντικείμενο της επιστήμης της
Γεωμορφολογίας ενώ οι διεργασίες που επιδρούν στη διαμόρφωση του ανάγλυφου
της γης εξετάζονται και από άλλους ή/και όμορους επιστημονικούς κλάδους όπως η
Μετεωρολογία, η Εδαφολογία, η Γεωλογία κ.α. Ο Γεωγράφος περιγράφει την επιφάνεια
της Γης, την εκδήλωση και κατανομή φυσικών φαινομένων στο χώρο καθώς και τις
σχέσεις και αλληλεπιδράσεις του βιοτικού με το αβιοτικό περιβάλλον. Οι μελέτες, οι
τεχνικές και οι εργασίες που απαιτούνται για την χαρτογράφηση και την απεικόνιση
όλης της γήινης επιφάνειας ή ενός τμήματός της επάνω σε επίπεδη ή σφαιρική
επιφάνεια αλλά και για την παρουσίαση γεωγραφικών δεδομένων σε χάρτες, συνιστούν
τον επιστημονικό κλάδο της Χαρτογραφίας. Η απεικόνιση των φυσικών και τεχνητών
χαρακτηριστικών μιας περιοχής σε χάρτη υπό κλίμακα και ο προσδιορισμός της θέσης
τους με τη χρήση συντετ αγμένων ως προς ένα σύστημα αναφοράς, είναι
αντικείμενα και της Τοπογραφίας.
Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των μορφών ή άλλων τεχνητών στοιχείων (θέση,
διαστάσεις, σχήμα κ.λπ.) προσδιορίζονται από χωρικά δεδομένα (spatial data) που
σχετίζονται με τον εντοπισμό τους ενώ οι επιπλέον ιδιότητες των μορφών και των
στοιχείων που δεν σχετίζονται άμεσα με τον εντοπισμό τους, αποδίδονται από τα
περιγραφικά δεδομένα (attributes) τα οποία είναι μη χωρικά δεδομένα. Η δημιουργία
και η ενημέρωση του κατάλληλου υπόβαθρου χωρικών και περιγραφικών δεδομένων,
η ανάλυση και η απόδοσή τους με τη χρήση σύγχρονων μεθόδων και εργαλείων
πληροφορικής, είναι αντικείμενο της Γεωπληροφορικής που συμβάλλει στη
διεπιστημονική ανάλυση σύνθετων φαινομένων και προβλημάτων , μεταξύ αυτών και
οι φυσικές καταστροφές.
Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.) (Geographic Information Systems:
G.I.S.) είναι πολυδιάστατα “εργαλεία” γεωπληροφορικής [συστήματα δεδομένων,
λογισμικού (software) και υλισμικού (hardware)] που αξιοποιούνται στη διαχείριση
χωρικών και περιγραφικών δεδομένων και για τη τεκμηρίωση και λήψη ορθολογικών
αποφάσεων. Ένα G.I.S. μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό στοιχείων του
φυσικού και ανθρωπογενούς περιβάλλοντος αλλά και για την ανάδειξη σχέσεων,
τάσεων και συνθηκών, βοηθώντας τελικά στη διαχείριση φαινομένων και στην
μείωση των αρνητικών τους συνεπειών στο ανθρωπογενές περιβάλλον, επικουρώντας
τις προσπάθειες πρόληψης φυσικών και ανθρωπογενών καταστροφών.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 5
2. Χάρτης
Η απεικόνιση των φυσικών και τεχνητών χαρακτηριστικών της γήινης επιφάνειας (όπως
ποτάμια, βλάστηση, δρόμοι, κτίσματα, κ.α.) σε οριζόντια προβολή και σε σμίκρυνση,
καλείται χάρτης είτε είναι “συμβατικός” και τυπωμένος στο χαρτί είτε είναι ψηφιακός
δηλαδή δυναμικός ή/και διαδραστικός.
Σ’ ένα χάρτη περιλαμβάνονται τουλάχιστον ο τίτλος, το σύμβολο του βορρά (βλ.
κεφάλαιο 2.4), η κλίμακα και το υπόμνημα το οποίο επεξηγεί τα σύμβολα των
γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών (π.χ. χειμάρρων, κ.α.) και του ανθρωπογενούς
περιβάλλοντος (π.χ. δρόμων, οικισμών, κ.α.).
Σχήμα 1: Γενικός χάρτης αρχικού προσανατολισμού, στα πλαίσια της μελέτης μιας περιοχής
(πηγή: Αθανασίου κ.α. 2016).
Οι τοπογραφικοί χάρτες αποδίδουν το ανάγλυφο και την οριζοντιογραφική και
υψομετρική πληροφορία των χαρακτηριστικών της επιφάνειάς του και όταν οι περιοχές
που απεικονίζονται είναι της τάξης των λίγων χιλιομέτρων, η γήινη καμπυλότητα εισάγει
μικρά και από πρακτική άποψη, αμελητέα σφάλματα.
Τοπογραφικό διάγραμμα είναι ο τοπογραφικός χάρτης, η κλίμακα του οποίου είναι
μεγάλη (1:1.000, 1:2.000 ή 1:5.000). Στις περιπτώσεις όπου μεγάλο τμήμα γενικών
πληροφοριών (ή ακόμη και το τοπογραφικό υπόβαθρο) λείπουν ή αποδίδονται
αφαιρετικά και δίνεται έμφαση σε ειδικές πληροφορίες, ο χάρτης είναι θεματικός .χ.,
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 6
χάρτης μορφολογικών κλίσεων, γεωλογικού υποβάθρου, χάρτης κατολισθητικού
κινδύνου, κ.α.).
Κατά τη δημιουργία ενός χάρτη (τοπογραφικού είτε θεματικού) και την μετάδοση
γεωγραφικής πληροφορίας πάνω σε κάποια συνήθως επίπεδη επιφάνεια, λαμβάνει
χώρα η γενίκευση της χαρτογραφικής πληροφορίας σε κάποιο βαθμό είτε στα χωρικά
δεδομένα που μπορούν να δημιουργηθούν από την ψηφιοποίηση χαρτών οι οποίοι
έχουν σαρωθεί είτε σε περιγραφικά δεδομένα που έχουν συλλεχθεί στο πεδίο, κ.α.
Το “ποιος θα χρησιμοποιήσει το χάρτη”, ο τρόπος με τον οποίον (“πώς”) και ο σκοπός
για τον οποίο (“γιατί”) θα χρησιμοποιηθεί, καθορίζει το περιεχόμενό του, δηλαδή
καθορίζει το είδος, την ποσότητα και την ακρίβεια απόδοσης της πληροφορίας έτσι
ώστε να εξυπηρετεί το σκοπό που.
Ένας αξιωματικός του Πυροσβεστικού Σώματος (Π.Σ.) μπορεί να χρειάζεται έναν
τοπογραφικό χάρτη του τομέα ευθύνης του για κάποιες γενικές πληροφορίες και
τέσσερεις ακόμη θεματικούς χάρτες ανάλυσης, με κάποιες όμως ουσιαστικές
απλοποιήσεις, τέτοιες που να του δίνουν άμεση αντίληψη της χωρικής κατανομής των
χαρακτηριστικών και των φαινομένων που τον ενδιαφέρουν (π.χ. έναν χάρτη για τις
περιοχές που πλημμυρίζουν, άλλον χάρτη για τις περιοχές που αναμένεται εκδήλωση
εκρηκτικής συμπεριφοράς της φωτιάς, άλλον για τις περιοχές που μπορεί να αποτελούν
ευκαιρίες ελέγχου μιας δασικής πυρκαγιάς και άλλον για τις περιοχές που
κατολισθαίνουν).
Για λόγους οικονομίας ή για λόγους σκοπιμότητας και επικοινωνίας, οι πληροφορίες που
υπάρχουν στο δεύτερο και τον τρίτο από τους προαναφερθέντες χάρτες ανάλυσης
μπορούν να συνδυαστούν σε έναν παράγωγο χάρτη που θα είναι ένας χάρτης
σύνθεσης. Σε άλλες περιπτώσεις, μπορούν να απεικονίζονται και να συνδυάζονται
περισσότερα χαρακτηριστικά από διαφορετικά φαινόμενα, αυξάνοντας όμως την
πολυπλοκότητα του χάρτη.
2.1. Κλίμακα χάρτη
Με απλά λόγια, η κλίμακα (scale) ενός χάρτη ή ενός διαγράμματος είναι το κλάσμα που
δηλώνει πόσες φορές έχει σμικρυνθεί μία περιοχή. Το κλάσμα αυτό έχει σαν αριθμητή
τη μοναδιαία απόσταση που αναφέρεται στο χάρτη και ως παρονομαστή την
πραγματική απόσταση στην οποία αντιστοιχεί. Όσο μικρότερος είναι ο παρονομαστής
τόσο μεγαλύτερη είναι η κλίμακα του χάρτη και αντιστρόφως.
Κλίμακα χάρτη 1: 200.000 σημαίνει ότι μία απόσταση 1 εκατοστού (cm) στο χάρτη
αντιστοιχεί σε 200.000 cm στο έδαφος δηλαδή σε 2.000 μέτρα (m) ή 2 χιλιόμετρα
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 7
(km). Αντίστοιχα, κλίμακα 1:100.000 σημαίνει ότι 1 cm του χάρτη αντιστοιχεί σε 1 km
στο πεδίο και κλίμακα 1:50.000 σημαίνει πως 1 cm στο χάρτη αντιστοιχεί σε 0,5 km
στο πεδίο. Πολλές φορές η κλίμακα του χάρτη μπορεί να δοθεί και γραμμικά, εκτός
από αριθμητικά.
Οι κλίμακες που από πρακτική άποψη, θεωρούνται συμβατές με την πεζοπορία και
καλύπτουν τις ανάγκες που ανακύπτουν κατά τη διάρκειά της, κυμαίνονται από
1:20.000 έως 1:30.000 όπου η γενίκευση είναι μεν σημαντική αλλά η κλίμακα του
χάρτη εξακολουθεί να είναι μεγάλη.
2.2. Ισοϋψείς
Η απεικόνιση του τοπογραφικού ανάγλυφου γίνεται μέσω των ισοϋψών καμπυλών
(contour lines), οι οποίες είναι κλειστές γραμμές που ενώνουν σημεία ίδιου
υψομέτρου
1
, δεν τέμνονται μεταξύ τους και δεν διακλαδίζονται. Η υψομετρική διαφορά
μεταξύ δύο διαδοχικών ισοϋψών, ονομάζεται ισοδιάσταση, διαφέρει ανάλογα με τον
χάρτη και είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά του. Ισοδιάσταση 4 m σημαίνει ότι
οι ισοϋψείς είναι σχεδιασμένες ανά 4 m.
Η επιλογή της σωστής ισοδιάστασης για έναν χάρτη είναι δύσκολη, γιατί αυτή
επηρεάζεται όχι μόνο από την κλίμακα του χάρτη, αλλά και από την μορφολογική κλίση
και την εναλλαγή των μορφών του ανάγλυφου οι οποίες πρέπει να απεικονιστούν. Η
χρήση μικρής ισοδιάστασης επιτρέπει βεβαίως μια πιο λεπτομερή απεικόνιση των
μορφών του ανάγλυφου, αλλά η μεγάλη πυκνότητα των ισοϋψών καμπύλων
δυσκολεύει την ανάγνωση του χάρτη.
Συνήθως, οι χάρτες κλίμακας 1:50.000 έχουν ισοδιάσταση 20 m, οι χάρτες κλίμακας
1:25.000 έχουν ισοδιάσταση 10 m και στα τοπογραφικά διαγράμματα 1:5.000,
χρησιμοποιείται η ισοδιάσταση των 4 m. Κατά την πεζοπορία, η ισοδιάσταση των 20
m σε συνδυασμό με κλίμακα χάρτη από 1:20.000 έως και 1:50.000, μπορούν να
προσφέρουν σημαντική βοήθεια, ειδικά σε περιοχές με όχι καλή σηματοδότηση
μονοπατιών. Στον πίνακα 1 παρουσιάζονται οι τιμές της ισοδιάστασης ανάλογα με την
κλίμακα του χάρτη και τη μέγιστη κλίση του ανάγλυφου και στον πίνακα 2
παρουσιάζονται οι τιμές της ισοδιάστασης για τα τοπογραφικά διαγράμματα, όπως
ορίζονται από τους ισχύοντες κανονισμούς για την Ελλάδα. Στους τοπογραφικούς
χάρτες: α) οι συνήθεις ισοϋψείς που ορίζουν και την ισοδιάσταση του χάρτη
1
Απόλυτο υψόμετρο (elevation) ενός σημείου ονομάζεται η υψομετρική διαφορά του από την μέση
στάθμη της επιφάνειας της θάλασσας και η ακτογραμμή μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελεί μια φυσική
ισοϋψή με τιμή μηδέν.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 8
απεικονίζονται με ανοιχτό καφέ χρώμα, β) οι κύριες ή αριθμημένες ισοϋψείς που
αντιστοιχούν σε κάθε πέμπτη συνήθη ισοϋψή, είναι πιο έντονα σχεδιασμένες και
χαρακτηρίζονται από έναν αριθμό που εκφράζει το υψόμετρό τους, γ) οι ενδιάμεσες ή
βοηθητικές ισοϋψείς που αποσκοπούν στην καλύτερη απόδοση των επίπεδων
περιοχών, σχεδιάζονται με διακεκομμένες ή στικτές γραμμές και αντιστοιχούν στο ½ ή
στο ¼ της ισοδιάστασης του χάρτη και δ) οι ισοϋψείς ταπείνωσης που αντιστοιχούν
σε κλειστές κοιλότητες στην επιφάνεια της Γης, απεικονίζονται με συνεχείς ή
διακεκομμένες, κλειστές γραμμές και διακρίνονται από τις μικρές κάθετες γραμμές προς
την εσωτερική επιφάνεια που καθορίζουν (σχήμα 6). Τ ο υψόμετρο των ισοϋψών
ταπείνωσης είναι μικρότερο κατά μια ισοδιάσταση, από το υψόμετρο της συνήθους
ισοϋψούς που τις περιβάλλει.
Πίνακας 1:Τιμές ισοδιάστασης χαρτών (σε m) ανάλογα με την κλίμακα του χάρτη και τη
μέγιστη κλίση του αναγλύφου (amax) που απεικονίζεται στον χάρτη, που δεν μπορεί να είναι
μεγαλύτερη από 45° (πηγή: Λόζιος κ.α. 2015)
Πίνακας 2:Τιμή ισοδιάστασης με βάση τους ισχύοντες κανονισμούς της Ελλάδας (πηγή: Λόζιος
κ.α. 2015).
Η αναγνώριση της μορφολογίας του εδάφους από τις ισοϋψείς ενός χάρτη, απαιτεί
εξοικείωση και εμπειρία οι οποίες κατακτώνται με συνεχή και επίμονη εξάσκηση και
διευκολύνεται ακολουθώντας τις παρακάτω γενικές αρχές.
Όσο πιο κοντά είναι η μία ισοϋψής με την άλλη τόσο πιο απότομη είναι η μορφολογία
του εδάφους. Με άλλα λόγια, όσο πιο πυκνές είναι οι ισοϋψείς καμπύλες του χάρτη
τόσο πιο μεγάλες είναι οι τιμές της μορφολογικής κλίσης της περιοχής που
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 9
απεικονίζεται, τόσο μεγαλύτερη είναι κλίση (gradient) της πλαγιάς (slope). Επιπλέον, η
ομοιομορφία των αποστάσεων των ισοϋψών καμπυλών δείχνει ομοιομορφία στην
κλίση του εδάφους. Όταν οι ισοϋψείς αραιώνουν σταδιακά από τα κατάντη (τα χαμηλά)
προς τα ανάντη (τα ψηλά), η πλαγιά που απεικονίζεται είναι κυρτή. Δηλαδή, αν
βρισκόμαστε στους πρόποδες τότε η κορυφογραμμή ή η κορυφή δεν θα είναι ορατές
ή στην περίπτωση που κινούμαστε από τους πρόποδες προς την κορυφογραμμή ή την
κορυφή, αυτές δεν θα είναι ορατές για κάποιο χρονικό διάστημα και από κάποιες θέσεις,
ανάλογα και με τα λοιπά χαρακτηριστικά της πλαγιάς (π.χ. βλάστηση). Στην αντίθετη
περίπτωση, όταν οι ισοϋψείς πυκνώνουν σταδιακά από τα κατάντη προς τα ανάντη, η
πλαγιά που απεικονίζεται είναι κοίλη (στρέφει τα κοίλα άνω).
Οι ισοϋψείς, μαζί με τα τριγωνομετρικά σημεία μιας περιοχής (βλ. σχήμα 2) που είναι
χαρακτηριστικά σημεία (κατά κανόνα τσιμεντένια κολονάκια) σε κορυφές υψωμάτων
στα οποία έχει γίνει μέτρηση θέσης και υψομέτρου μεγάλης ακρίβειας, μπορούν να
χρησιμοποιηθούν και για τη δημιουργία ψηφιακού μοντέλου εδάφους (Digital Elevation
Model ή DEM) από τα Γ.Σ.Π.
2.3 Αναγνωρίζοντας μορφές - διαβάζοντας το χάρτη
Οι γεωγραφικοί και γεωμορφολογικοί όροι που αναφέρονται σε αυτήν την ενότητα,
παρουσιάζονται και στην μορφή που θα ιδωθούν και θ’ αναγνωριστούν σ’ ένα χάρτη
δηλαδή με την μορφή ισοϋψών και παρουσιάζονται επίσης σχετικά σχήματα ή
σκαριφήματα και φωτογραφίες, για την καλύτερη κατανόηση όσων περιγράφονται.
Από πρακτική άποψη, οι λόφοι είναι υψώματα στην ξηρά με ύψος έως και περίπου 300
μέτρα. Οι μορφολογικές εξάρσεις μεγαλύτερου ύψους καλούνται βουνά ή όρη. Έχουν
κορυφές (η πιο ψηλή καλείται summit και οι λοιπές συχνά αναφέρονται και ως peaks),
πλαγιές και πρόποδες (foothills). Οι πρόποδες συχνά καλούνται και “ριζά”, “υπώρειες”
ή “υπώρεια” του βουνού. Οι πρόποδες είναι το κατώτερο τμήμα ενός λόφου ή ενός
βουνού εκεί όπου συναντώνται η πλαγιά με μια σχετικά επίπεδη μορφολογικά περιοχή.
Ανάμεσα στους πρόποδες και την κορυφογραμμή, “εκτείνεται η πλαγιά (ή η κλιτύς ή
το πρανές) που είναι το κεκλιμένο τμήμα ενός λόφου ή ενός βουνού (σχήμα 2).
Βουνά “σε σειρά” συνιστούν μια οροσειρά ενώ μια “ομάδα” βουνών που συνδέονται
μεταξύ τους παρουσιάζοντας πιο σύνθετες μορφές, μπορούν να χαρακτηριστούν ως
ορεινοί όγκοι ή και ορεινά συγκροτήματα. Μια πεδιάδα πάνω σε λόφους και βουνά
δηλαδή μία μεγάλη σχετικά επίπεδη έκταση πάνω σ’ ένα βουνό πού “οριοθετείται” από
απότομες πλαγιές οι οποίες υπάρχουν γύρω - γύρω, λέγεται οροπέδιο. Ένα μικρό
οροπέδιο λέγεται συχνά και πλατό (plateau) ή πλάτωμα.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 10
Σχήμα 2: Απόσπασμα από χάρτη της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού (Γ.Υ.Σ.) κλίμακας
1:50.000. Η κόκκινη διακεκομμένη γραμμή είναι τμήμα της κορυφογραμμής και διακρίνεται και
η κορυφή με το τριγωνομετρικό της σημείο.
Η απότομη πύκνωση των ισ οϋψών σε έναν τοπογραφικό χάρτη, μπορεί να δηλώνει
ακόμα και ένα γκρεμό, εκτός από μία ζώνη έντονου ανάγλυφου. Όταν πρόκειται για
γκρεμό, η “εικόνα” στον τοπογραφικό χάρτη είναι χαρακτηριστική και οι ισοϋψείς
μπορεί να φαίνεται ότι βρίσκονται η μία πάνω στην άλλη (σχήμα 6). Γκρεμός (cliff) ή
ορθοπλαγιά καλείται η πλαγιά που είναι κατακόρυφη ή σχεδόν κατακόρυφη ή πολύ
“απότομη” δηλαδή έχει πολύ μεγάλη μορφολογική κλίση. Τυχόν σχετικά οριζόντιες
ζωνοειδείς και επιμήκεις πτυχώσεις σαν σκαλιά πάνω στην ορθοπλαγιά, συχνά
αποκαλούνται ζωνάρια. Η γραμμή συνάντησης δύο κλιτύων (πλαγιών) του βουνού η
οποία περνά από (και ενώνει νοητά) διαδοχικές κορυφές και αυχένες (διάσελα) και
αποτελεί τη γραμμή διαχωρισμού των νερών της βροχής, καλείται κορυφογραμμή
(ridge ή ράχη όταν δεν είναι ιδιαίτερα οξύληκτη) ή υδροκρίτης (watershed). Διάσελο ή
αυχένας (saddle ή col) καλείται η περιοχή μικρότερου υψομέτρου μεταξύ δύο
διαδοχικών κορυφών, κατά μήκος μιας κορυφογραμμής (βλ. σχήματ α 3, 4 & 5).
Σχήμα 3: Διάσελο στο πεδίο (δεξιά) και στον χάρτη (αριστερά)
Υδροκρίτης είναι η γραμμή που καταδεικνύει τα όρια μιας υδρολογικής λεκάνης
απορροής (catchment area ή basin), ουσιαστικά είναι το νοητό όριο μεταξύ δύο
γειτονικών υδρολογικών λεκανών απορροής και ο προσανατολισμός ή η έκθεση
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 11
(aspect) των πλαγιών εκατέρωθεν της υδροκριτικής γραμμής είναι διαφορετικός (βλ.
σχήματα 3, 4 & 5).
Σχήμα 4: Διάσελο κατά μήκος μιας κορυφογραμμής
Ως λεκάνη απορροής ενός υδατορέματος μπορεί με απλά λόγια να οριστεί η επιφάνεια
που αποστραγγίζεται από αυτό το υδατόρεμα. Εκτός από τον όρο “υδατόρεμα ”, συχνά
χρησιμοποιούνται οι όροι ρέμα (gully, stream, draw), ρεματιά, μισγάγγεια, χείμαρρος
αν είναι ορμητικό ρέμα μη μόνιμης ή περιοδικής ροής με μεγάλη διαβρωτική ικανότητα,
ποταμός αν είναι πιο μεγάλος υδρολογικός κλάδος μόνιμης ροής. Tο “σημείο”, η περιοχή
που “ενώνονται” οι κοίτες ή “τα νερά” δύο ρεμάτων ή δύο ποταμών λέγεται συμβολή
(confluence) και η περιοχή όπου το ποτάμι χύνει τα νερά του σε θάλασσα ή λίμνη,
λέγεται εκβολή (mouth).
Σχήμα 5: Διάσελο κατά μήκος μιας κορυφογραμμής
Με άλλα λόγια, μισγάγγεια ή ρέμα είναι η γραμμή συνάντησης δυο κλιτύων στα
χαμηλότερα σημεία τους ή με άλλα λόγια η χαμηλότερη μορφολογικά γραμμή μιας
κοιλάδας ή χαράδρας κατά μήκος της οποίας συγκεντρώνονται τα νερά της βροχής.
Η διάβρωση που προκαλεί ένας χείμαρρος οδηγεί στο σχηματισμό μιας χαράδρας που
είναι μια στενή και βαθιά κοιλάδα με απότομες πλαγιές που γίνεται αντιληπτή και ως
ένα μακρόστενο βαθύ χάσμα. Μια βαθιά και στενή χαράδρα με απόκρημνα, σχεδόν
κατακόρυφα πρανή λέγεται φαράγγι (gorge ή canyon αν είναι μεγαλύτερος
σχηματισμός). Κοιλάδα (valley) είναι μια στενή και επιμήκης πεδιάδα που βρίσκεται
ανάμεσα σε βουνά ή λόφους και διαρρέεται από ποτάμι. Μια στενή και “δασωμένη
κοιλάδα λέγεται και λαγκάδι ή λαγκαδιά. Αντέρεισμα είναι το τμήμα του βουνού ή του
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 12
λόφου πού βρίσκεται μεταξύ δύο ρεμάτων (βλ. σχήμα 6). Κάποιες φορές, το
αντέρεισμα αποτελεί την απόληξη μιας κορυφογραμμής προς μια χαμηλότερη περιοχή.
(βλ. σχήμα 7 & 8).
Σχήμα 6: Στα αντερείσματα οι ισοϋψείς στρέφουν τα κυρτά προς τα σημεία με το μικρότερο
υψόμετρο και στις μισγάγγειες (ρέματα) στρέφουν τα κυρτά προς τα σημεία με το μεγαλύτερο
υψόμετρο. Παρατηρείται (επάνω αριστερά στη θέση “Μεγ. Κρύφτης”) η ισοϋψής ταπείνωσης
των 720 m (που φέρει μικρές κάθετες σε αυτήν γραμμές που δείχνουν προς τον χώρο μείωσης
των υψομέτρων) που περικλείει περιοχή υψομετρικά χαμηλότερη και δηλώνει κλειστή
κοιλότητα
2
μπορεί να έχει δημιουργηθεί λόγω ανθρώπινης παρέμβασης (π.χ. λατομείο) ή λόγω
φυσικής κατακρήμνισης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι ανάλογα με τη θέση του παρατηρητή και τη βλάστηση, πολλές
γεωμορφές μπορεί να είναι μη ορατές ή να είναι σημαντικά “αλλοιωμένες”. Σε γενικές
2
Σε περιοχές με καρστική γεωμορφολογία και ανάγλυφο, η ύπαρξη μικρών ή μεγάλων κοιλοτήτων και
βαράθρων μπορεί να αποτελέσει μια ακόμη πηγή κινδύνου κατά τις πυροσβεστικές επιχειρήσεις και είναι
δυνατό να ληφθεί υπόψη στα πλαίσια ενός Γ.Σ.Π.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 13
γραμμές, εάν ο παρατηρητής δεν γνωρίζει από πριν την περιοχή στην οποία βρίσκεται
και στην οποία καλείται να κινηθεί και να επιχειρήσει για οποιονδήποτε λόγο, τότε
πρέπει να είναι πολύ προσεκτικός διότι παρ’ όλο που μπορεί να είναι πολύ ικανός στο
να διαβάζει τον χάρτη και να μπορεί να συνθέτει και να συνδυάζει το σύνολο των
στοιχείων που παρατηρεί γύρω του, υπάρχει πάντοτε η πιθανότητα να υπάρχουν
φυσικά ή τεχνητά στοιχεία και χαρακτηριστικά της περιοχής που να μην
περιλαμβάνονται και να μην απεικονίζονται στο χάρτη είτε λόγω παραλείψεων είτε
λόγω της κλίμακάς του.
Σχήμα 7: Η κόκκινη διακεκομμένη γραμμή είναι κορυφογραμμή που καταλήγει σε αντέρεισμα
(πάνω δεξιά)
2.4 Βορράς
Είναι γνωστό ότι για να προσανατολιστούμε πρέπει αρχικά να εντοπίσουμε το βορρά
είτε με τη βοήθεια μιας πυξίδας είτε αξιοποιώντας άλλες τεχνικές (στις οποίες δεν θα
αναφερθούμε στα πλαίσια αυτού του μαθήματος). Στην περίπτωση που
χρησιμοποιήσουμε μια πυξίδα, πρέπει να την τοποθετήσουμε οριζόντια, σε μια επίπεδη
επιφάνεια και μακριά από κινητά τηλέφωνα, ηλεκτρικά καλώδια, μαγνήτες, κεραίες ή
άλλα μεταλλικά αντικείμενα που μπορούν να επηρεάσουν την ένδειξη της μαγνητικής
της βελόνας (σχήμα 9).
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 14
Σχήμα 8: Απλό σχέδιο απεικόνισης γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών.
Η μαγνητική βελόνα της πυξίδας (η οποία δεν πρέπει να επηρεάζεται από κάποιο
κοντινό σε αυτήν μαγνητικό πεδίο) “δείχνει τον μαγνητικό βορρά” της γης δηλαδή τη
διεύθυνση προς τον Μαγνητικό Βόρειο Πόλο. Η γωνιά που σχηματίζεται μεταξύ της
διεύθυνσης του μαγνητικού βορρά και οποιασδήποτε διεύθυνσης, ονομάζεται
μαγνητικό αζιμούθιο
3
, μετριέται δεξιόστροφα με αφετηρία τον μαγνητικό βορρά και
συνήθως συμβολίζεται στους χάρτες με μισό βέλος. Ο Μαγνητικός Βόρειος Πόλος
βρίσκεται σήμερα σε γεωγραφικό πλάτος περίπου 85 μοιρών Βόρεια (85οN) και ο
Μαγνητικός Νότιος Πόλος βρίσκεται σε γεωγραφικό πλάτος περίπου 65 μοιρών Νότια
(65οS).
Σχήμα 9: Τις περισσότερες φορές δεν υπάρχει η πολυτέλεια τοποθέτησης της πυξίδας σε
επίπεδη επιφάνεια στο πεδίο, οπότε φροντίζουμε να είναι σε οριζόντια θέση ώστε να
ελαχιστοποιούνται τα σφάλματα της ένδειξης.
Ο μαγνητικός βορράς όμως δεν ταυτίζεται με τον γεωγραφικό βορρά [που καλείται και
πραγματικός ή αληθινός βορράς (True North)] δηλαδή δεν ταυτίζεται με τη διεύθυνση
3
Αζιμούθιο μιας διεύθυνσης είναι η γωνία (σε μοίρες) που σχηματίζεται κατά τη φορά των δεικτών του
ρολογιού (η δεξιόστροφη γωνία) μεταξύ της διεύθυνσης του βορρά και της διεύθυνσης που ορίζεται από
τη θέση του παρατηρητή και το σημείο στο οποίο αυτός σκοπεύει.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 15
προς τον Γεωγραφικό Βόρειο Πόλο [που είναι το σημείο στο οποίο συγκλίνουν οι
γραμμές του γεωγραφικού μήκους (οι μεσημβρινοί)]. Η γωνιά που σχηματίζεται μεταξύ
της διεύθυνσης του γεωγραφικού βορρά και οποιασδήποτε διεύθυνσης, ονομάζεται
γεωγραφικό αζιμούθιο, μετριέται δεξιόστροφα με αφετηρία το γεωγραφικό βορρά και
συνήθως συμβολίζεται στους χάρτες με ένα άστρο.
Η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της διεύθυνσης του γεωγραφικού βορρά και της
διεύθυνσης του μαγνητικού βορρά καλείται μαγνητική απόκλιση (magnetic
declination), μπορεί να είναι δυτική ή ανατολική και δεν είναι ίδια σε όλους τους τόπους
καθώς το γήινο μαγνητικό πεδίο δεν είναι ομοιόμορφο. Στην Ελλάδα μπορούμε να
θεωρήσουμε ότι ο αληθινός και ο μαγνητικός βορράς ταυτίζονται γιατί η μαγνητική
απόκλιση είναι μικρή (της τάξης των 4ο) αλλά θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι κάτι τέτοιο
δεν συμβαίνει στις περιοχές που είναι κοντά στους πόλους. Αν κάποιος βρίσκεται στον
Γεωγραφικό Βόρειο Πόλο τότε η απόσταση από τον Μαγνητικό Βόρειο Πόλο (λόγω της
μαγνητικής απόκλισης) είναι περίπου 550 km.
Επιπλέον, το γήινο μαγνητικό πεδίο είναι μεταβλητό και στο χρόνο δηλαδή αλλάζει με
την πάροδο του χρόνου. Ο μαγνητικός πόλος μετακινήθηκε τα τελευταία 150 χρόνια,
με μέση δηλαδή ταχύτητα περίπου 10 km τον χρόνο και σήμερα η μετακίνησή του έχει
επιταχυνθεί σε περίπου 40 km τον χρόνο. Έννοιες όπως βορράς τετραγωνισμού κ.α.
δεν αναφέρονται στην παρούσα ενότητα, καθώς βρίσκονται εκτός του σκοπού του εν
λόγω μαθήματος.
Πριν προχωρήσουμε στους υπολογισμούς με βάση τις συντεταγμένες, ας μιλήσουμε
πολύ συνοπτικά για τα συστήματα αναφοράς διότι απαιτείται να γνωρίζουμε σε ποιο
σύστημα κάθε φορά αναφέρονται οι συντεταγμένες τις οποίες έχουμε και πρόκειται να
χρησιμοποιήσουμε.
Παρ’ όλο που ένας πυροσβέστης τις πιο πολλές φορές δεν θα αντιληφθεί κάποια
διαφορά ακόμη κι αν πάρει συντεταγμένες από το παγκόσμιο σύστημα και τις
χρησιμοποιήσει στο ελληνικό διότι η κλίμακα των φαινομένων μέσα στα οποία
λειτουργεί είναι τέτοια που μερικές δεκάδες ή εκατοντάδες μέτρα συχνά θεωρούνται
λεπτομέρεια χωρίς πρακτική αξία γιαυτόν (π.χ. σε μια μεγάλη δασική πυρκαγιά ή σε
μια περίπτωση πλημμυρισμένης περιοχής μεγάλης έκτασης) εν τούτοις υπάρχουν
περιπτώσεις που οι διαφορές μεταξύ των διαφορετικών συστημάτων αναφοράς μπορεί
να δημιουργήσουν σημαντικά προβλήματα και καθυστερήσεις (π.χ. κατά την
προσπάθεια εντοπισμού της θέσης μιας υδατοδεξαμενής σε περιοχή με έντονο
ανάγλυφο και ψηλό δάσος).
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 16
3. Συστήματα αναφοράς
Η πραγματική μορφή της επιφάνειας της γης (η οποία δεν είναι τέλεια σφαίρα) είναι
ακανόνιστη και είναι δύσκολο να αναπαρασταθεί από κάποιο γεωμετρικό σχήμα και να
προβληθεί “στο χαρτί. Για την απλοποίηση των μαθηματικών υπολογισμών που
απαιτούνται για τη δημιουργία των υποβάθρων των χαρτών, χρησιμοποιείται ένα
θεωρητικό γεωμετρικό σχήμα, μια θεωρητική επιφάνεια αναφοράς, το ελλειψοειδές
αναφοράς που λέγεται και ελλειψοειδές εκ περιστροφής (ΕΕΠ), είναι μια
απλοποιημένη μαθηματική προσέγγιση του σχήματος της Γης και είναι το σχήμα που
προκύπτει από την περιστροφή μιας έλλειψης γύρω από τον μικρό άξονά της, τον
άξονα των πόλων).
Τα γεωμετρικά στοιχεία της επιφάνειας του ΕΕΠ είναι τέτοια ώστε να προσεγγίζουν το
γεωειδές, που είναι επίσης μία θεωρητική και δυναμική επιφάνεια αναφοράς η οποία
σχετίζεται με τις φυσικές ιδιότητες της Γης και τις μετρήσεις του γήινου πεδίου
βαρύτητας. Η ισοδυναμική επιφάνεια του γεωειδούς τείνει να ταυτιστεί με τη μέση
στάθμη της θάλασσας και τη νοερή προέκτασή της στις ηπειρωτικές περιοχές. Το
γεωειδές και το ελλειψοειδές (σχήμα 10 & 11) δεν ταυτίζονται και θα μπορούσε να
σημειωθεί ότι το γεωειδές είναι ένα φυσικό μοντέλο ενώ το ελλειψοειδές εκ
περιστροφής είναι ένα μαθηματικό μοντέλο.
Σχήμα 10: Θεωρητικές επιφάνειες για την προσομοίωση και περιγραφή της επιφάνειας της γης
(πηγή: Λόζιος κ.α. 2015).
Ένας χάρτης κατασκευάζεται με βάση ένα Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (Γ.Σ.Α.) το
οποίο ορίζεται: α) από ένα (γεωδαιτικό) Datum, που δίνει αρχικές συντεταγμένες σε
ένα σημείο καθώς και β) από τις διαστάσεις ενός ελλειψοειδούς αναφοράς. Στα πλαίσια
ενός Γ.Σ.Α., η θέση ενός σημείου στο χώρο μπορεί να καθοριστεί με τη χρήση είτε
γεωγραφικών είτε ορθογώνιων συντεταγμένων. Εξαιρώντας από τη συζήτησή μας
επιστημονικά προβλήματα και ερωτήματα που σχετίζονται με αποκλίσεις οι οποίες
οφείλονται σε φαινόμενα όπως οι τεκτονικές κινήσεις, επιχειρείται παρακάτω μια
συνοπτική αναφορά στα Γεωδαιτικά Συστήματα Αναφοράς που έχουν πρακτικό
ενδιαφέρον. Στα γεωγραφικά συστήματα αναφοράς (Geographic Coordinate Systems),
η χωρική αναφορά υλοποιείται με βάση: α) τον Ισημερινό (τη γραμμή μηδενικού
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 17
γεωγραφικού πλάτους που ισαπέχει από τους δύο Πόλους) και τους παράλληλους
που αποτελούν γραμμές διεύθυνσης “ανατολή δύση” γύρω από την περιφέρεια της
γης (οι “οριζόντιες γραμμές”, σε κάθε μία από τις οποίες το γεωγραφικό πλάτος είναι
το ίδιο, σχήμα 12) και
Σχήμα 11: Αναπαράσταση του ελλειψοειδούς και του γεωειδούς (πηγή: www.geosolution.gr).
β) τον πρώτο Μεσημβρινό (τη γραμμή μηδενικού γεωγραφικού μήκους), που
διέρχεται από το αστεροσκοπείο του Greenwich στο Λονδίνο, και τους λοιπούς
μεσημβρινούς που αποτελούν γραμμές διεύθυνσης “βορράς νότος” και
συναντώνται στους πόλους (οι “κάθετες γραμμές”, σε κάθε μία από τις οποίες το
γεωγραφικό μήκος είναι το ίδιο, σχήμα 12).
Σχήμα 12: Παράλληλοι και μεσημβρινοί, γεωγραφικό πλάτος και γεωγραφικό μήκος (πηγή:
Νικολακόπουλος Κ. 2015)
Για τον καθορισμό των θέσεων των σημείων στην επιφάνεια της γης, χρησιμοποιούνται
οι γεωγραφικές συντεταγμένες που είναι το γεωγραφικό πλάτος (Latitude ή φ) και το
γεωγραφικό μήκος (Longitude ή λ) και συνήθως μετρούνται σε μοίρες. Γεωγραφικό
πλάτος (φ) ενός σημείου είναι γωνία που σχηματίζει η ευθεία που περνάει από το
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 18
σημείο ενδιαφέροντος και το κέντρο της γης, με τον Ισημερινό είτε προς τα βόρεια ή
τα νότια” (π.χ. 36οΝ ή 47οS) ή πιο σωστά το μέτρο της περιεχόμενης γωνίας δηλαδή
το μέτρο του τόξου μεταξύ του επιπέδου του ισηµερινού του ελλειψοειδούς και της
καθέτου στην επιφάνεια του ελλειψοειδούς στο σημείο ενδιαφέροντος.
Γεωγραφικό μήκος (λ) ενός σημείου είναι η γωνία που σχηματίζει η ευθεία που περνάει
από το σημείο ενδιαφέροντος και το κέντρο της γης, με τον πρώτο μεσημβρινό είτε
προς τα ανατολικά ή δυτικά, (π.χ. 30οΕ ή 40οW) ή με άλλα λόγια το μέτρο της
περιεχόμενης γωνίας μεταξύ του επιπέδου του πρώτου μεσημβρινού και του
μεσημβρινού, που διέρχεται από το σημείο ενδιαφέροντος. Το σημείο συνάντησης (η
τομή) του Ισημερινού με τον πρώτο Μεσημβρινό έχει συντεταγμένες (0,0).
Στα προβολικά συστήματα αναφοράς, για την χαρτογραφική απεικόνιση (προβολή)
χρησιμοποιείται μια αναπτυκτή γεωμετρική επιφάνεια, επάνω στην οποία
“μεταφέρονται” οι μεσημβρινοί και οι παράλληλοι που θα αποτελέσουν τον κάνναβο
του χάρτη. Η προβολή καλείται κυλινδρική όταν η επιφάνεια προβολής είναι ένας
κύλινδρος, αζιμουθιακή (ή επίπεδη) όταν η επιφάνεια προβολής είναι ένα επίπεδο και
κωνική όταν η επιφάνεια προβολής είναι ένας κώνος και η διαδικασία μετασχηματισμού
των γεωγραφικών συντεταγμένων και λ) του υποκείμενου Γεωγραφικού
Συστήματος Αναφοράς σε καρτεσιανές συντεταγμένες (x και y), περιγράφεται από ένα
σύνολο μαθηματικών σχέσεων. Ο σκοπός που κάθε φορά πρόκειται να εξυπηρετηθεί,
καθορίζει το προβολικό σύστημα που θα επιλεχθεί.
Οι προβολές προκαλούν χωρικές παραμορφώσεις αλλά διατηρούν αναλλοίωτο και
κάποιο γεωμετρικό χαρακτηριστικό μετά τον μετασχηματισμό, όπως τις γωνίες δηλαδή
την μορφή (σύμμορφες προβολές), τα εμβαδά σοδύναμες) ή τις αποστάσεις από
κάποια σημεία δηλαδή τις διαστάσεις σαπέχουσες προβολές). Οι προβολές στις οποίες
δεν διατηρείται αναλλοίωτο κάποιο συγκεκριμένο γεωμετρικό χαρακτηριστικό,
καλούνται αφύλακτες προβολές. Για τον καθορισμό των θέσεων των σημείων στην
επιφάνεια της γης, χρησιμοποιούνται συντεταγμένες καρτεσιανού συστήματος δηλαδή
το y (τεταγμένες που αντιστοιχούν στο φ) και το x (τετμημένες που αντιστοιχούν στο
λ) που μετρούνται σε μονάδες απόστασης (π.χ. σε m). Είναι γραμμικές συντεταγμένες
ενός ορθοκανονικού συστήματος αξόνων που αποδίδουν την απόσταση από κάποια
αφετηρία μέτρησης και καλούνται καρτεσιανές συντεταγμένες.
Ένα προβολικό σύστημα ορίζεται από: α) τον κεντρικό παράλληλο που ορίζει την αρχή
του άξονα των τεταγμένων (y), β) τον κεντρικό μεσημβρινό που ορίζει την αρχή του
άξονα των τετμημένων (x), γ) την “μέριμνα” για την αποφυγή απόδοσης αρνητικών
τιμών στις τεταγμένες των σημείων που βρίσκονται στο νότιο ημισφαίριο δηλαδή νότια
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 19
του κεντρικού παράλληλου με την “εφαρμογή” του False Northing, δ) την “μέριμνα”
για την αποφυγή απόδοσης αρνητικών τιμών στις τετμημένες των σημείων που
βρίσκονται δυτικά του κεντρικού μεσημβρινού με την “εφαρμογή” του False Easting
και ε) τον προσδιορισμό της συνολικής παραμόρφωσης της προβολής στην περιοχή
ενδιαφέροντος μέσω του μέτρου γραμμικής παραμόρφωσης (ή του συντελεστή
κλίμακας). Η γνώση των συντεταγμένων ορίζει τη θέση ενός σημείου σε σχέση µε την
αφετηρία των μετρήσεων, δηλαδή ορίζει τη θέση εντός δεδομένου Γ.Σ.Α. Με άλλα
λόγια, γνώση της θέσης ενός σημείου, σημαίνει γνώση όχι μόνο των συντεταγμένων
αλλά και γνώση του Συστήματος Αναφοράς. Ένα ζεύγος συντεταγμένων, αναφέρεται
σε διαφορετικά σημεία αν προέρχεται από διαφορετικά συστήματα αναφοράς. Ζεύγη
διαφορετικών συντεταγμένων από διαφορετικά συστήματα αναφοράς, μπορεί να
αναφέρονται στο ίδιο σημείο. Στην Ελλάδα, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα συστήματα
αναφοράς (πίνακας 3):
Το σύστημα HATT χρησιμοποιείται στη διανομή των τοπογραφικών διαγραμμάτων,
κλίμακας 1:5.000, της Γ.Υ.Σ. Είναι μια πλάγια ισαπέχουσα αζιμουθιακή (επίπεδη)
απεικόνιση με κεντρικό μεσημβρινό που διέρχεται από το Αστεροσκοπείο Αθηνών, που
αξιοποιεί το ελλειψοειδές Bessel. Τα σταυρονήματά του απέχουν μεταξύ τους,
οριζόντια και κατακόρυφα, 500m. Σε οποιοδήποτε σημείο του ίδιου φύλλου χάρτη, οι
αποστάσεις δεν παραμορφώνονται ενώ οι παραμορφώσεις των γωνιών, αζιμούθιων και
εμβαδών είναι μικρές μέσα στο ίδιο φύλλο χάρτη, αυξανόμενες αναλογικά προς τα
άκρα. Οι συντεταγμένες παίρνουν και αρνητικές τιμές, η χρήση πολλών κέντρων
προβολής απαιτεί συνεχείς μετασχηματισμούς ενώ εμφανίζεται ως μπλε κάνναβος
στους χάρτες της Γ.Υ.Σ. κλίμακας 1:50.000. Η προβολή έχει σημαντικά πλεονεκτήματα
για χαρτογραφήσεις περιορισμένων εκτάσεων επειδή είναι επίπεδη αλλά εισάγει
μεγάλες παραμορφώσεις σε χαρτογραφήσεις μεγάλων εκτάσεων.
Η UTM (Universal Transverse Mercator ή Παγκόσμια Εγκάρσια Μερκατορική προβολή)
χρησιμοποιεί το Ευρωπαϊκό Datum (European Datum 50 ή ED50), με αρχικό σημείο το
Potsdam. Είναι σύμμορφη προβολή του ελλειψοειδούς Hayford (το οποίο διαιρείται σε
60 μεσημβρινές ζώνες πλάτους 6ο, με πρώτη τη ζώνη του Greenwich) που χρησιμοποιε ί
ένα κύλινδρο ελλειπτικής διατομής και χρησιμοποιήθηκε κυρίως για στρατιωτικούς
σκοπούς μετά το τέλος του Β Παγκοσμίου Πολέμου. Αποτυπώνεται στους χάρτες
κλίμακας 1:50.000 της Γ.Υ.Σ., ως μώβ κάνναβος.
Το Παγκόσμιο WGS 84 (World Geodetic System 1984) αξιοποιεί το ομώνυμο
ελλειψοειδές και χρησιμοποιείται από το Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού θέσης (Global
Positioning System, GPS) που βασίζεται σ’ ένα “πλέγμα δορυφόρων.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 20
Το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς 1987 (ΕΓΣΑ 87) προτάθηκε από τον
καθηγητή Γιώργο Βέη το 1987, αποτελεί παραλλαγή της εγκάρσιας μερκατορικής
προβολής (UTM) με κεντρικό μεσημβρινό στις 24ο που διέρχεται από τον Διόνυσο
Αττικής και χρησιμοποιεί το γεωκεντρικό ελλειψοειδές GRS80. Είναι προϊόν
συνεργασίας του Εργαστηρίου Ανώτερης Γεωδαισίας του Τ μήματος Αγρονόμων &
Τοπογράφων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου.Μ.Π.), της Γ.Υ.Σ. και
του Οργανισμού Κτηματολογίου και Χαρτογραφήσεων Ελλάδος (Ο.Κ.Χ.Ε.) και
χρησιμοποιείται για τη σύνταξη του Εθνικού Κτηματολογίου.
Οι παραμορφώσεις κλίμακας είναι μικρότερες από 670 μέρη στο εκατομμύριο και
παρουσιάζει παραμορφώσεις μέχρι 1:1.000 στα άκρα της χώρας (1m σε απόσταση
1km). Τ ο ΕΓΣΑ 87 διατηρεί τα σχήματα στο χάρτη λόγω της συμμορφίας, διευκολύνει
τις αναγωγές από το ένα σύστημα αναφοράς στο άλλο και συμπεριλαμβάνεται στα
λογισμικά GIS και Τηλεπισκόπησης καθώς και σε λογισμικά που συνοδεύουν συσκευές
GPS. Περιλαμβάνει όλη την ελληνική επικράτεια και είναι απαλλαγμένο από τα
προβλήματα του διαμοιρασμού της χώρας σε δύο ζώνες (περίπτωση προβολής UTM)
και των ανεξάρτητων συντεταγμένων ανά τμήματα (περίπτωση προβολής HATT).
Αποτυπώνεται ως πορτοκαλί κάνναβος στους χάρτες της Γ.Σ. καθώς και σε άλλους
χάρτες που διανέμονται στο εμπόριο.
Πίνακας 3: Συστήματα Αναφοράς που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα(πηγή: Λυκούδη Ε.
2005).
Η εφαρμογή λογισμικού COORDS_GR του κ. Ιωάννη Συγγρού που παρέχεται από τον
δημιουργό του δωρεάν για χρήση σε Η.Υ ., προσφέρεται για αναγωγές και
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 21
μετασχηματισμούς συντεταγμένων από το ένα σύστημα αναφοράς στο άλλο καθώς
εμπεριέχει τα αναγκαία δεδομένα και εφαρμόζει τις κατάλληλες μεθόδους για τον
Ελληνικό χώρο. Έχει αξιολογηθεί στην πράξη ως ένα εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο που
μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για εκπαιδευτικούς σκοπούς. Ένα επίσης ενδιαφέρον
διαθέσιμο εργαλείο για το μετασχηματισμό συντεταγμένων, την εύρεση της μαγνητικής
απόκλισης, κ.α., είναι ο ιστότοπος www.twcc.fr.
4. Υπολογισμοί και εκτιμήσεις στο χάρτη και στο πεδίο
Η χρήση των καρτεσιανών συντεταγμένων (x, y) απλοποιεί σε μεγάλο βαθμό τον
υπολογισμό μεγεθών που έχουν σχέση με το σχήμα των μορφών καθώς και τον
υπολογισμό αποστάσεων και εμβαδών. Όμως συχνά, για διάφορους λόγους, αντί για
τις καρτεσιανές, στο επιχειρησιακό θέατρο χρησιμοποιούνται οι γεωγραφικές
συντεταγμένες (φ, λ) δηλαδή το γεωγραφικό πλάτος (latitude) και το γεωγραφικό
μήκος (longitude), που μετρούνται συνήθως σε μοίρες (degrees), πρώτα λεπτά (πρώτα
ή minutes) και δευτερόλεπτα (δεύτερα ή seconds). Όπως είναι γνωστό, κάθε μοίρα
χωρίζεται σε 60 πρώτα και το κάθε πρώτο χωρίζεται σε 60 δεύτερα.
Το ενδιαφέρον σχετικά με την απόσταση στην επιφάνεια της γης στην οποία
αντιστοιχούν, είναι ότι μία μοίρα γεωγραφικού πλάτους αντιστοιχεί σε μέση απόσταση
περίπου 111 km οπουδήποτε επάνω στην επιφάνεια της γης (πίνακας 4) αλλά δεν
συμβαίνει το ίδιο με την μία μοίρα του γεωγραφικού μήκους (πίνακας 5).
Πίνακας 4: Η απόσταση στην επιφάνεια της γης [το μήκος σε km, ναυτικά μίλια (nm) και μίλια
ξηράς], στην οποία αντιστοιχεί μία μοίρα γεωγραφικού πλάτους, φ, (για το ελλειψοειδές
WGS84) για τις διάφορες τιμές γεωγραφικού πλάτους.
Γεωγραφικό πλάτος (φ)
Χιλιόμετρα
Ναυτικά μίλια
Μίλια ξηράς
0ο
110,57
59,70
68,70
10ο
110,61
59,72
68,73
20ο
110,70
59,77
68,79
30ο
110,85
59,85
68,88
40ο
111,04
59,96
69,00
50ο
111,23
60,06
69,11
60ο
111,41
60,16
69,23
70ο
111,56
60,24
69,32
80ο
111,66
60,29
69,38
90ο
111,69
60,31
69,40
Κατά μήκος του Ισημερινού (δηλαδή σε περιοχές με φ=0ο), η απόσταση στην οποία
αντιστοιχεί μία μοίρα γεωγραφικού μήκους είναι περίπου 111 km, όση δηλαδή είναι και
η απόσταση στην οποία αντιστοιχεί και μία μοίρα γεωγραφικού πλάτους. Καθώς το
γεωγραφικό πλάτος αυξάνει είτε προς το βορρά είτε προς το νότο, οι παράλληλοι του
γεωγραφικού πλάτους, “μικραίνουν σταδιακά έως ότου μετατραπούν σε ένα σημείο,
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 22
ή στο βόρειο ή το νότιο Πόλο, οπότε “μικραίνει παράλληλα και σταδιακά” και η
απόσταση στην οποία αντιστοιχεί μία μοίρα γεωγραφικού μήκους.
Πίνακας 5: Η απόσταση στην επιφάνεια της γης (το μήκος σε km, nm και μίλια ξηράς), στην
οποία αντιστοιχεί μία μοίρα γεωγραφικού μήκους, λ, (για το ελλειψοειδές WGS84) για τις
διάφορες τιμές γεωγραφικού πλάτους.
Γεωγραφικό πλάτος (φ)
Χιλιόμετρα
Ναυτικά μίλια
Μίλια ξηράς
0ο
111,32
60,11
69,17
10ο
109,64
59,20
68,13
20ο
104,65
56,51
65,03
30ο
96,49
52,10
59,96
40ο
85,39
46,11
53,06
50ο
71,70
38,71
44,55
60ο
55,80
30,13
34,67
70ο
38,19
20,62
23,73
80ο
19,39
10,47
12,05
90ο
0,00
0,00
0,00
Για την Ελλάδα, η απόσταση στην οποία αντιστοιχεί μία μοίρα γεωγραφικού μήκους
(λ), σε γεωγραφικό πλάτος φ=35°N (στην περιοχή της Κρήτης), είναι περίπου 91 km
ενώ η απόσταση στην οποία αντιστοιχεί μία μοίρα γεωγραφικού μήκους (λ), σε
γεωγραφικό πλάτος φ = 41°N την περιοχή της Ξάνθης), είναι περίπου 84 χλμ. Οι
υπολογισμοί που ακολουθούν, βοηθούν στην κατανόηση των παραπάνω. Υποθέτουμε
ότι η ακτίνα της γης (R) είναι περίπου R= 6.371 km και επιπλέον, για την μετατροπή
μιας μοίρας (ο) σε ακτίνια (rad), είναι:
π rad = 180
ο άρα 1
ο = (π/180)rad = 0,01745329 rad
οπότε η απόσταση που αντιστοιχεί σε μία μοίρα γεωγραφικού πλάτους είναι ίση με:
R * 0,01745329 = 6.371 km *0,01745329 = 111,2 km
και η απόσταση που αντιστοιχεί σε ένα πρώτο (1´) γεωγραφικού πλάτους είναι:
1´= (111,2/60) km = 1,85 km = 1 nm
Επιπλέον, η απόσταση που αντιστοιχεί σε μία μοίρα γεωγραφικού μήκους είναι ίση με:
R * 0,01745329 * cosφ = 6.371 * 0,01745329 * cosφ = (111,2 * cosφ) km,
που: cos (cosine) το συνημίτονο και φ το γεωγραφικό πλάτος).
Σκόπιμο είναι να δοθεί, σαυτό το σημείο, η σχέση που συνδέει τις μοίρες με τα ακτίνια
και είναι: Γωνία σε ακτίνια = (γωνία σε μοίρες * π)/180ο, όπου π= 3,14159265 και από
την οποία προκύπτει ο πίνακας 6.
Πίνακας 6: Αντιστοιχία μοιρών και ακτινίων
Μοίρες
30°
45°
60°
90°
180°
270°
360°
Ακτίνια
0
2
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 23
Για να εφαρμόσουμε τα παραπάνω για το σημείο 38Ν, 23E (σχήμα 13), εργαζόμαστε
ως εξής: η απόσταση που αντιστοιχεί σε μία μοίρα γεωγραφικού μήκους για φ=38ο
είναι ίση με:
[111,2 * cos(38)] km = (111,2 * 0,788) km = 87,62 km
και η απόσταση που αντιστοιχεί σε ένα πρώτο γεωγραφικού μήκους για το ίδιο φ (38ο)
είναι ίση με:
(87,62 / 60) km = 1,460 km
Για το σημείο 36Ν, 28E (σχήμα 14), η απόσταση που αντιστοιχεί σε μία μοίρα
γεωγραφικού μήκους για φ=36ο είναι ίση με:
[111,2 * cos(36)] km = (111,2 * 0,809) km = 89,96 km
και η απόσταση που αντιστοιχεί σε ένα πρώτο γεωγραφικού μήκους για το ίδιο φ (36ο)
είναι ίση με:
(89,96 / 60) km = 1,499 km
Για το σημείο 39Ν, 22Ε (σχήμα 15), η απόσταση που αντιστοιχεί σε μία μοίρα
γεωγραφικού μήκους για φ=39ο είναι ίση με:
[111,2 * cos(39)] km = (111,2 * 0,777) km = 86,4 km
και η απόσταση που αντιστοιχεί σε ένα πρώτο γεωγραφικού μήκους για το ίδιο φ (39ο)
είναι ίση με:
(86,4 / 60) km = 1,440 km
Σχήμα 13: Το σημείο τίγμα) με συντεταγμένες 38Ν, 23Ε
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 24
Σχήμα 14: Το σημείο τίγμα) με συντεταγμένες 36Ν, 28Ε
Σχήμα 15: Το σημείο (στίγμα) με συντεταγμένες 39Ν, 22Ε
Τα παραπάνω μπορούν να αξιοποιηθούν και κατά τον μετασχηματισμό συντεταγμένων
από το ένα σύστημα αναφοράς σε ένα άλλο, για να αντιληφθούμε το πόσο σημαντικό
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 25
είναι να γνωρίζουμε σε ποιο σύστημα αναφοράς αναφέρονται οι συντεταγμένες που
πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε για κάποιον σκοπό.
Αν, για παράδειγμα, οι συντεταγμένες του ίδιου σημείου (με γεωγραφικό πλάτος
φ=37,73ο στο σύστημα WGS84) έχουν διαφορά 6 δευτέρων για το γεωγραφικό μήκος
και 9 δευτέρων για το γεωγραφικό πλάτος, μεταξύ των συστημάτων WGS84 και
ΕΓΣΑ87, τότε μπορούμε να συμπεράνουμε ότι:
Η διαφορά των 6 δευτέρων για το γεωγραφικό μήκος αντιστοιχεί σε απόσταση 146,4m
περίπου στο έδαφος διότι κάθε δεύτερο αντιστοιχεί σε απόσταση 24,4 m διότι είναι:
(111,2*cos37.73)km/3600’’=(111,2*0.79)km/3600’’=(87,850/3600’’)km=0,0244km
Η διαφορά των 9 δευτέρων για το γεωγραφικό πλάτος αντιστοιχεί σε απόσταση 279m
περίπου στο έδαφος διότι κάθε δεύτερο αντιστοιχεί σε απόσταση 31 m διότι είναι:
(111,2/3600’’)km=0,0308km.
Οι διαφορές της τάξης των 150 και των 300 m μπορεί να είναι αμελητέες στα πλαίσια
της επιχείρησης κατάσβεσης μιας πολύ μεγάλης δασικής πυρκαγιάς ή στα πλαίσια μιας
επιχείρησης διάσωσης πολιτών σε μια εκτεταμένη πλημμυρισμένη περιοχή και να μην
έχουν καμμιά σημασία επιχειρησιακά αλλά μπορεί να αποδειχθούν πολύ σημαντικές σε
άλλες περιπτώσεις. Για παράδειγμα, κατά την αναζήτηση μίας υδατοδεξαμενής σε μια
“άγνωστη” περιοχή με αραιό δίκτυο δασικών δρόμων, έντονο ανάγλυφο και ψηλό
δάσος, μια διαφορά της τάξης των 300 m σε οριζόντια απόσταση μπορεί να σημαίνει
στην πράξη: α) ότι η υδατοδεξαμενή βρίσκεται στη γειτονική υδρολογική λεκάνη από
αυτήν στην οποία την αναζητούμε ή β) ότι βρίσκεται στη νοτιοδυτική πλαγιά ενός
μικρού λόφου και όχι στην νοτιοανατολική όπου και βρισκόμαστε. Σε τέτοιες
περιπτώσεις, μπορεί να σημειωθούν μεγάλες καθυστερήσεις και η αποτελεσματικότητα
μιας επιχείρησης να επηρεαστεί σημαντικά, αν τα δύο σημεία (το σημείο στο οποίο
βρισκόμαστε και το σημείο στο οποίο βρίσκεται η υδατοδεξαμενή) δεν συνδέονται
οδικά μεταξύ τους.
Παρατηρώντας τους παραπάνω υπολογισμούς θα δούμε ότι το γεωγραφικό πλάτος
χρησιμοποιείται στην μορφή των δεκαδικών μοιρών ( decimal degrees) και όχι σε
συμμιγή μορφή. Η απλή μέθοδος που ακολουθείται, για την μετατροπή των μοιρών
από τη συμμιγή τους στη δεκαδική τους μορφή, είναι η εξής: διαιρούμε τα πρώτα με
τον αριθμό 60, τα δεύτερα με τον αριθμό 3.600 και προσθέτοντας τα δύο επιμέρους
αποτελέσματα υπολογίζουμε το δεκαδικό μέρος των μοιρών. Για παράδειγμα, αν είναι:
32º 28' 19,56'', τότε:
28/60 = 0,4667 και 19,56/3600 = 0,0054 δηλαδή 0,4667+0,0054 = 0,4721
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 26
Οπότε η δεκαδική μορφή του παραπάνω συμμιγούς αριθμού είναι: 32,4721º. Στην
αντίστροφη περίπτωση της μετατροπής μοιρών δεκαδικής μορφής σε μοίρες συμμιγούς
μορφής, πολλαπλασιάζουμε τα δύο πρώτα δεκαδικά ψηφία από το δεκαδικό μέρος με
τον αριθμό 60 για να υπολογίσουμε τα πρώτα και, στη συνέχεια, πολλαπλασιάζουμε το
υπόλοιπο του δεκαδικού μέρους με τον αριθμό 3.600 τα για να υπολογίσουμε τα
δεύτερα. Για παράδειγμα, αν είναι: 32,4721º, τότε: 0,47* 60 =28,2 'οπότε τα πρώτα
είναι ίσα με 28 αλλά τα 2/10 των πρώτων είναι 0,2 * 60 = 12,00 ''. Επιπλέον είναι
0,0021* 3600 =7,56 '' οπότε για τα δεύτερα είναι συνολικά: 12,00 ''+ 7,56 '' = 19,56''
Οπότε η συμμιγής μορφή του παραπάνω δεκαδικού αριθμού είναι: 32º 28 ' 19,56 ''
Συχνά στο πεδίο, ανακύπτει και η ανάγκη της εκτίμησης αποστάσεων η οποία φυσικά
μπορεί να ικανοποιηθεί με τη χρήση ενός χάρτη. Στην περίπτωση που ένας χάρτης δεν
είναι διαθέσιμος, το τι κάθε φορά μπορούμε να διακρίνουμε με γυμνό μάτι, είναι ένας
πρακτικός οδηγός για τη χονδροειδή εκτίμηση της απόστασης. Σε απόσταση περίπου
10 km, διακρίνονται ψηλές οικοδομές και ο ορίζοντας είναι μία ομαλή γραμμή, σε
απόσταση 5 km περίπου διακρίνονται συγκεχυμένες σκιές δέντρων, σπιτιών και ψηλές
καμινάδες, στα 2 περίπου km διακρίνονται τα γενικά περιγράμματα των δέντρων και
των συστάδων τους, στα περίπου 800 m αρχίζουν να διακρίνονται οι άνθρωποι και,
τέλος, στα περίπου 500 m διακρίνονται οι χειρονομίες των ανθρώπων, μικρές σκηνές
και αρκετές λεπτομέρειες των σπιτιών.
Θα πρέπει επιπλέον να έχουμε κατά νου ότι ο παρατηρητής έχει την τάση να υποεκτιμά
τις αποστάσεις όταν παρατηρεί προς τα επάνω, όταν το αντικείμενο που παρατηρεί
είναι μεγάλο σε σχέση με το περιβάλλον, όταν υπάρχει μια μεγάλη υδάτινη μάζα μεταξύ
αυτού και του αντικειμένου (π.χ. θάλασσα ή μεγάλη λίμνη) ή όταν υπάρχει λαμπερός
φωτισμός πίσω από αυτόν. Αντίθετα, οι αποστάσεις συνήθως υπερεκτιμούνται όταν ο
ήλιος βρίσκεται μπροστά από τον παρατηρητή, όταν το αντικείμενο που παρατηρείται
είναι μικρό σε σχέση με το περιβάλλον και τις μορφές του, όταν η παρατήρηση γίνεται
μέσω μιας στενής κοιλάδας ή όταν ο φωτισμός δεν είναι επαρκής. Στις φωτογραφίες
(σχήμα 16 & 19) και το απόσπασμα του χάρτη (σχήμα 17) που ακολουθούν,
παρουσιάζονται οι αποστάσεις στις οποίες βρίσκονται επιλεγμένα χαρακτηριστικά του
φυσικού και ανθρωπογενούς περιβάλλοντος.
Για να λάβει χώρα η προσπάθεια εκτίμησης μιας απόστασης ή για να εποπτευθεί μια
περιοχή, ο παρατηρητής πρέπει να επιλέξει θέσεις οι οποίες του εξασφαλίζουν την
αναγκαία ορατότητα. Κάτι τέτοιο μπορεί να διευκολυνθεί με την έγκαιρη κατασκευή
χαρτών ορατότητας (σχήμα 18) που είναι συχνά σημαντικά εργαλεία κατά τη
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 27
διαχείριση φυσικών ή τεχνολογικών καταστροφών και μπορούν να κατασκευαστούν
αξιοποιώντας τα Γ.Σ.Π.
Αν όμως ένας παρατηρητής κληθεί να επιλέξει θέσεις παρατήρησης, σε “άγνωστη” γι
αυτόν περιοχή και χωρίς άλλη βοήθεια, τότε με κριτήριο την μορφολογική κλίση και το
ανάγλυφο μιας περιοχής, προτείνεται να εντοπίσει: α) τα υψηλότερα και τα χαμηλότερα
σημεία που παρέχουν το καλύτερο δυνατό οπτικό πεδίο όταν η κλίση του εδάφους
μειώνεται συνεχώς από το υψηλότερο προς το χαμηλότερο υψόμετρο (η πλαγιά
στρέφει τα κοίλα άνω) και β) τα σημεία όπου η μορφολογική κλίση αλλάζει (στις πλαγιές
που στρέφουν τα κυρτά άνω) όταν η κλίση του εδάφους αυξάνεται από το υψηλότερο
προς το χαμηλότερο σημείο έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι περιοχές που δεν είναι
ορατές και αν φυσικά και η βλάστηση και οι λοιπές γεωμορφές της περιοχής το
επιτρέπουν. Από τα παραπάνω φαίνεται ότι οι υψηλότερες θέσεις δεν εξασφαλίζουν
πάντοτε τη ζητούμενη ορατότητα.
Σχήμα 16: Ο παρατηρητής βρίσκεται στον ΒΑ Υμηττό, σε σημείο του σχήματος 17, απ’ όπου
κοιτάζει προς τα νοτιοανατολικά (ΝΑ ή SE). Οι μορφές που διακρίνονται μπορούν να
εντοπιστούν και στο σχήμα 17, που ακολουθεί.
Η μορφολογική κλίση ισούται με την υψομετρική διαφορά μεταξύ δύο σημείων διά της
οριζόντιας προβολής της απόστασής τους που με άλλα λόγια είναι η εφαπτομένη της
γωνίας που σχηματίζεται μεταξύ του οριζόντιου επιπέδου και της πλαγιάς και συχνά
εκφράζεται σε επί τοις εκατό ποσοστό ή σε μοίρες. Όταν οι κλίσεις είναι μεγαλύτερες
3 km
4,5 km
8 km
11,5 km
16,5 km
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 28
των 40ο (84%) με 45ο (100%), η περιοχή μπορεί να χαρακτηριστεί ως απόκρημνη ενώ
οι κλίσεις έως 5ο (9%) αφορούν επίπεδες περιοχές. Μία περιοχή με τιμές μορφολογικών
κλίσεων από 15ο (27%) έως 40ο (84%) θεωρείται σε γενικές γραμμές απότομη.
Σχήμα 17: Ο παρατηρητής βρίσκεται στον ΒΑ Υμηττό και κοιτάζει προς τα ΝΑ, στις 120ο
περίπου γενική διεύθυνση παρατήρησης είναι η κίτρινη διακεκομμένη γραμμή)
Σχήμα 18: Πρόταση χωροθέτησης πυροφυλακίων – χάρης ορατότητας ηγή: Αθανασίου κ.α.
2016).
4,5 km
3 km
8 km
11,5 km
16,5 km
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 29
Σχήμα 19: Ο παρατηρητής βρίσκεται στο Κάτω Σαμικό Ηλείας και κοιτάζει προς την Ακρόπολη
της Αρχαίας Σαμίας (διακρίνεται ο πυλώνας της γραμμής υψηλής τάσης της ΔΕΗ και το τείχος).
Η κορυφογραμμή, στην περιοχή που δείχνουν τα βέλη, βρίσκεται σε απόσταση περίπου 4 km,
από τον παρατηρητή.
Η δημιουργία μηκοτομών βοηθά στην γραφική αναπαράσταση του ανάγλυφου, των
μεγάλων και μικρών κλίσεων και στην επισήμανση θέσεων ενδιαφέροντος. Η τομή του
σχήματος 20 αφορά στο κύριο ρέμα του σχήματος 21 ενώ η τομή του σχήματος
22 δίνει ακόμη ένα παράδειγμα του τι μπορεί πιθανά να επισημανθεί σε άλλες
περιπτώσεις.
Σχήμα 20: Κατά μήκος του κύριου ρέματος του σχήματος 21, το γεωλογικό υπόβαθρο είναι
κατά τα πρώτα 3700 m περίπου ασβεστόλιθοι. Σε μεγάλο τμήμα μέχρι τις εκβολές απαντούν
αλλουβιακές αποθέσεις. Η μέση κλίση της μηκοτομής είναι 6,4 %. Στα πρώτα 3,7 km η κλίση
είναι 18,4 %, και στο υπόλοιπο τμήμα έως τις εκβολές η μέση κλίση 2,7 %.
Σχήμα 21:Η υδρολογική λεκάνη του κύριου ρέματος (του οποίου η μηκοτομή απεικονίζεται
στο σχήμα 20) και το DEM της περιοχής.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 30
Σχήμα 22: Στα σημεία Ε, Γ και Β (γέφυρα) η πλημμυρική επικινδυνότητα είναι αυξημένη. Η
μέση κλίση της μηκοτομής είναι 3,4 %. Στα πρώτα 2 km η κλίση είναι 18,5 %, στα επόμενα 5,5
km η περιοχή είναι σχεδόν επίπεδη και στο υπόλοιπο τμήμα έως τις εκβολές, η μέση κλίση είναι
2,4 %. Η βέλτιστη θέση παρατήρησης προς τα ανάντη και τα κατάντη είναι στο κόκκινος βέλος.
Στα σχήματα 20, 21 και 22 παρουσιάζονται, με απλό τρόπο, δεδομένα που
προέρχονται από διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας, (τα υψόμετρα από το DEM, οι
πληροφορίες για τα ρέματα, για τη “γεωλογία” της περιοχής και για τις κατασκευές)
στα πλαίσια της μελέτης της εκδήλωσης του πλημμυρικού φαινομένου σε μια περιοχή.
Οι πιθανοί συνδυασμοί επιπέδων πληροφορίας, εξαρτώνται από το εκάστοτε υπό
διαχείριση φαινόμενο και τη σχετική ανάλυση (π.χ. σχήματα 23, 24, 25 & 26).
Σχήμα 23: Παρουσιάζεται μία από τις μηκοτομές που υπολογίστηκαν και αξιοποιήθηκαν στα
πλαίσια μελέτης για τη συμπεριφορά των δασικών πυρκαγιών σε μια περιοχή. Μια ενδεχόμενη
πυρκαγιά από ένα πιθανό σημείο έναρξης, θα εξαπλωθεί αρχικά προς τα ανάντη σε πλαγιά με
μέση μορφολογική κλίση 48%, στη συνέχεια θα εξαπλωθεί προς τα κατάντη σε πλαγιά με μέση
μορφολογικά κλίση 20% και από το τελευταίο τμήμα αυτής της μηκοτομής φαίνεται ότι η
πυρκαγιά θα εξαπλωθεί τελικά προς τα ανάντη, σε πλαγιά με μέση μορφολογικά κλίση 36%,
έως την περιοχή ενδιαφέροντος.
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 31
Σχήμα 24: Χάρτης συνολικής ορατότητας και οι περιοχές με μορφολογική κλίση μεγαλύτερη
των 30ο (58%) (πηγή: Αθανασίου 2013).
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 32
Σχήμα 25: Χάρτης ανθρωπογενούς περιβάλλοντος (πηγή: Αθανασίου 2013).
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 33
(α)
(β)
(γ)
(δ)
Σχήμα 26: Διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας κατά την μελέτη των φυσικών κινδύνων σε μία
περιοχή που αποτελείται από τρεις υδρολογικές λεκάνες.
Πριν προχωρήσουμε ας θυμηθούμε εδώ μερικές ακόμη απλές σχέσεις που μπορεί να
χρειαστούν στα πλαίσια υπολογισμών αποστάσεων και γωνιών ή για μια πρόχειρη
εμβαδομέτρηση. Για ένα τρίγωνο με πλευρές α, β και γ, (σχήμα 27) είναι:
tan(θ)= α/β, όπου tan (tangent): εφαπτομένη,
sin(θ)= α/γ, όπου sin (sine): ημίτονο και
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 34
cos(θ)= β/γ, όπου cos (cosine): συνημίτονο
Σχήμα 27: Τρίγωνο με πλευρές α, β και γ.
Για έναν κύκλο ακτίνας r, η περίμετρος είναι L = 2*π*r και το εμβαδόν είναι Ε = π*r2
Σχετικά με την μετατροπή μονάδων μέτρησης εμβαδού, είναι:
1 ha (εκτάριο - hectare) = 10 στρέμματα δηλαδή ίσο με 10.000 m2 και 1 km2 = 100ha
1 acre = 4.047 m2 δηλαδή είναι περίπου ίσο με 4 στρέμματα. Οπότε 1 acre = 0,4 ha
και 1 ha = 2,5 acres.
Τέλος, ένας χονδροειδής και πρακτικός υπολογισμός του ύψους ενός δέντρου, όταν
κάποιος βρίσκεται κοντά σε αυτό, είναι ο παρακάτω: Όταν ο παρατηρητής μπορεί να
δει την κορυφή του δέντρου ανάμεσα από τα πόδια του, τότε η οριζόντια απόσταση
μεταξύ των ποδιών του παρατηρητή και του κορμού, είναι κατά προσέγγιση το ύψος
του δέντρου.
5. Διαχείριση φυσικών καταστροφών και εργαλεία γεωπληροφορικής
Τα Γ.Σ.Π. μπορούν να αξιοποιηθούν για τη δημιουργία χαρτών όπου παρουσιάζεται η
χωρική κατανομή διαφόρων φαινομένων και όπου είναι δυνατόν να προστίθενται, να
διαγράφονται και να τροποποιούνται χωρικά και μη χωρικά δεδομένα. Επιπλέον, στα
πλαίσια ενός Γ.Σ.Π., ο χρήστης μπορεί να συνδυάζει και να συσχετίζει δεδομένα από
διαφορετικά επίπεδα πληροφοριών, να πραγματοποιεί απλές και σύνθετες χωρικές
αναλύσεις και χωρικές συσχετίσεις. Σ’ ένα Γ.Σ.Π., τα δεδομένα συλλέγονται, εισάγονται,
αναλύονται, αποθηκεύονται και παρουσιάζονται. Τ α δεδομένα που εισάγονται μπορεί
να είναι δορυφορικές εικόνες, αεροφωτογραφίες, μετρήσεις πεδίου που έχουν ληφθεί
μ’ ένα φορητό δέκτη GPS (π.χ. συντεταγμένες σημείων), υπάρχοντα ψηφιακά
δεδομένα και δεδομένα από ψηφιοποιήσεις αναλογικών χαρτών και διαγραμμάτων.
Κατά την αξιολόγηση πριν από τη σχετική κωδικοποίηση και εισαγωγή τους, πρέπει να
είναι γνωστά τουλάχιστον η “ηλικία” (που συνιστά μια αρχική ένδειξη για το πόσο
ενημερωμένα είναι), η πηγή και η χαρτογραφική κλίμακα των δεδομένων. Πιθανές
πηγές χαρτογραφικών δεδομένων είναι η Γ.Υ.Σ. λ. http://web.gys.gr/GeoSearch/) το
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 35
Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε.), ιστοσελίδες (π.χ.
geodata.gov.gr), άλλα Γ.Σ.Π., κ.α.
5.1. Αξιοποίηση χωρικών δεδομένων σε πυροσβεστικές επιχειρήσεις
Τα χωρικά δεδομένα διακρίνονται σε διανυσματικά (vector) και πλεγματικά (raster). Οι
τύποι των αρχείων που θα χρησιμοποιηθούν σ’ ένα Γ.Σ.Π., καθορίζονται από τον τρόπο
με τον οποίο αυτό θα αξιοποιηθεί δηλαδή από τις εργασίες που θα λάβουν χώρα και
από την εφαρμογή για την οποία προορίζεται (σχήμα 28).
Τα διανυσματικά αρχεία (vector files που είναι συνήθως shape files, δηλαδή αρχεία της
μορφής *.shp) είναι αρχεία είτε σημείων (π.χ. θέσεις υδατοδεξαμενών) είτε γραμμών
(π.χ. οδικό δίκτυο ή υδατορέματα) είτε πολυγώνων πχ. (ένας τομέας ευθύνης
πυροσβεστικού σταθμού), στα οποία αποδίδονται κάποια περιγραφικά χαρακτηριστικά.
Είναι “ελαφρά” αρχεία και δεν απαιτούν μεγάλο αποθηκευτικό χώρο στο σκληρό δίσκο
του Η/Υ, έχουν υψηλή χωρική ανάλυση και απεικονίζουν με ακρίβεια την
πραγματικότητα. Δίνουν τη δυνατότητα καλής παρουσίασής τους από το χρήστη καθώς
και της ενημέρωσης των γραφικών και ποιοτικών τους χαρακτηριστικών αλλά σε
κάποιες περιπτώσεις δεν διευκολύνουν τη χωρική ανάλυση. Τέλος, στην περίπτωση της
επικάλυψης διανυσματικών επιπέδων πληροφορίας, η επεξεργασία συναντά δυσκολίες.
Τα πλεγματικά αρχεία (raster files) είναι αρχεία που αποτελούνται από κελιά (cells που
συχνά καλούνται και εικονοστοιχεία ή pixels) και χρησιμοποιούνται στις περιπτώσεις
που απαιτείται συνεχής πληροφορία σε όλες τις θέσεις ενός χάρτη. Η χωρική ανάλυση
του χάρτη καθορίζεται από το μέγεθος του εικονοστοιχείου που χρησιμοποιείται. Όσο
πιο μικρό είναι το μέγεθος (δηλαδή η πλευρά) του pixel, τόσο πιο πολλά είναι τα κελιά
του καννάβου δηλαδή τόσο πιο “πυκνός” είναι ο κάνναβος δηλαδή η χωρική ανάλυση
είναι υψηλότερη και η απεικόνιση των γραφικών είναι πιο λεπτομερής.
Τα πλεγματικά δεδομένα προσφέρονται για χωρική ανάλυση καθώς και για
μοντελοποίηση (π.χ. προσομοιώσεις φαινομένων) διότι μπορεί εύκολα να γίνει
υπέρθεση και συσχετισμός τους αλλά συνήθως είναι αρχεία μεγάλου όγκου και
απαιτούν μεγάλο αποθηκευτικό χώρο, η ποιότητα της παρουσίασής τους σε χάρτη
εξαρτάται άμεσα από το μέγεθος του εικονοστοιχείου τους δηλαδή από την ανάλυσή
τους και η διαδικασία μετατροπής τους από ένα προβολικό σύστημα σ’ ένα άλλο
(δηλαδή η διαδικασία μετασχηματισμού των συντεταγμένων τους) είναι χρονοβόρα,
λόγω του μεγάλου όγκου πληροφοριών που περιέχουν.
Ο συνδυασμός των vector και raster αρχείων που κάθε φορά επιλέγεται, σχετίζεται με
το φυσικό φαινόμενο ή με το ανθρωπογενές περιβάλλον που εξετάζεται αλλά και με
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 36
τους τρόπους με τους οποίους ο χρήστης θέλει να παρουσιάσει τα αποτελέσματα της
καταγραφής ή της ανάλυσής του, σε γενικούς ή θεματικούς χάρτες.
Η ποιότητα και η ακρίβεια των δεδομένων που παρουσιάζονται σε ένα χάρτη, το
σφάλμα που περιέχεται σ’ αυτά και εν τέλει η αξιοπιστία τους πρέπει να είναι γνωστά
στον χρήστη έτσι ώστε να μπορεί να αποφασιστεί αν μία πυροσβεστική επιχείρηση
μπορεί να βασιστεί σε αυτά σε μεγαλύτερο ή μικρότερο κατά περίπτωση, βαθμό.
Για παράδειγμα, δεδομένα που προέρχονται από ψηφιοποίηση χάρτη κλίμακας
1:20.000, δεν αναμένεται να έχουν ακρίβεια μεγαλύτερη από τα 10 περίπου m που
είναι όμως απόλυτα ικανοποιητική ακρίβεια για μια πυροσβεστική επιχείρηση.
Τυχόν χονδροειδή σφάλματα των δεδομένων (gross errors) που μπορεί να προέρχονται
από απροσεξία ή παράλειψη, πρέπει να απορρίπτονται αν δεν είναι εφικτό να
διορθωθούν, ενώ τυχαία ή συστηματικά σφάλματα της τάξης των λίγων μέτρων, τα
οποία μπορεί να προέρχονται από την επεξεργασία δεδομένων, δεν θα απασχολήσουν
ποτέ έναν αξιωματικό του Πυροσβεστικού Σώματος.
Οι ασκήσεις στο περιβάλλον του λογισμικού ArcGIS και η αξιοποίηση των εφαρμογών
ArcMap, ArcCatalog και ArcToolbox που θα γίνουν κατά τη διάρκεια των μαθημάτων
στις εγκαταστάσεις της Πυροσβεστικής Ακαδημίας, θα βοηθήσουν στο να γίνει
κατανοητό τι σημαίνει “Δημιουργία νέου χάρτη”, “εισαγωγή χωρικών και περιγραφικών
δεδομένων”, “ψηφιοποίηση”, “αναζήτηση” “επεξεργασία”, “χωρική συσχέτιση
δεδομένων”, κτλ.
5.1.1 GPS
Όταν το σύστημα αναφοράς ενός χάρτη σημειώνεται στο υπόμνημα (βλ. π.χ. σχήμα
28, 29 & 30), τότε μπορούμε να ρυθμίσουμε κατάλληλα ένα φορητό δέκτη GPS έτσι
ώστε να μπορούμε με ακρίβεια να προσδιορίσουμε τη θέση μας σε αυτόν αλλά και να
αναγνωρίσουμε και άλλα χαρακτηριστικά της περιοχής και να επισημάνουμε τη θέση
τους. Οι καρτεσιανές συντεταγμένες στο ΕΓΣΑ87, επιτρέπουν τον εύκολο υπολογισμό
αποστάσεων ενώ οι γεωγραφικές συντεταγμένες στο WGS84, εξασφαλίζουν τη
συμβατότητα με επιπλέον χρήσεις, π.χ. με το σύστημα αναφοράς που χρησιμοποιείται
από κάποια αεροσκάφη.
Η παραπάνω προσπάθεια διευκολύνεται, αν έχουμε φροντίσει να συμπεριλάβουμε στο
χάρτη: α) έναν κάνναβο προβολικών συντεταγμένων (x, y σε μέτρα) στο ΕΓΣΑ87, κατά
προτίμηση πορτοκαλί και β) έναν κάνναβο γεωγραφικών συντεταγμένων (σε μοίρες &
πρώτα λεπτά ) στο WGS84 με την μορφή μαύρων σταυρών (ως σημεία τομής
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 37
μεσημβρινών - παραλλήλων) για τον οποίο πρέπει να γνωρίζουμε ότι δεν ταυτίζεται με
τον κάνναβο μοιρών στο ED50 που εμφανίζεται στους χάρτες της ΓΥΣ.
Σχήμα 28: Ανάπτυξη Γ.Σ.Π. για την εκτίμηση της συμπεριφοράς ενδεχόμενων δασικών
πυρκαγιών, σε τομείς ευθύνης δύο διαφορετικών Πυροσβεστικών Σταθμών (πηγή: Αθανασίου
και Μαρτζάκλης 2010).
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 38
Για να οριστεί το σύστημα ΕΓΣΑ87 σ’ ένα φορητό δέκτη GPS, αρχικά ορίζονται οι
παράμετροι (βλ. πίνακα 7) του datum και στη συνέχεια οι παράμετροι του συστήματος
συντεταγμένων (Grid).
Πίνακας 7: Παράμετροι των Datum και Grid, για το ΕΓΣΑ87.
Datum
Grid
Μετατόπιση ελλειψοειδούς (Δx)
=
-199.723
Προβολή
:
Transverse Mercator
Μετατόπιση ελλειψοειδούς (Δy)
=
+74.030
Latidude (origin)
:
0.00000
Μετατόπιση ελλειψοειδούς (Δz)
=
+246.018
Longitude (origin)
:
+24.00000 E
Διαφορά μεγάλου ημιάξονα Δ(Α)
=
0.000000
Scale Factor
=
0.9996
Διαφορά επιπλάτυνσης Δ(f)
=
+0.000000
Units conversion
=
1.00000
False easting, origin
=
500000
False nort hing, origin
=
0.00000
Μ’ έναν φορητό δέκτη GPS μπορούν να καταγραφούν στο πεδίο και να εισαχθούν στο
Γ.Σ.Π. ως διακριτά διανυσματικά (vector) επίπεδα πληροφορίας, σε σχετικά σύντομο
χρόνο και με ικανοποιητική ακρίβεια, τα ακόλουθα δεδομένα:
α) θέσεις ενδιαφέροντος δηλαδή σημεία (που αναφέρονται ως waypoints στο GPS και
ως points στο περιβάλλον του Γ.Σ.Π.),
β) τμήματα οδικού δικτύου, μονοπάτια, κ.α. δηλαδή διαδρομές ή γραμμές (που
αναφέρονται ως tracks στο GPS και ως lines στο περιβάλλον του Γ.Σ.Π.) ή
γ) τα όρια μιας περιοχής δηλαδή κλειστά πολύγωνα (που αναφέρονται ως polygons στο
περιβάλλον του Γ.Σ.Π.).
Ένας φορητός δέκτης GPS μπορεί να υπολογίσει τις συντεταγμένες (x, y ή φ, λ) μιας
θέσης (στίγματος), με ακρίβεια της τάξης των 5 έως 15 m και το υψόμετρο (z) με
μικρότερη ακρίβεια (της τάξης των 10 έως 50 m). Τ ο πρόβλημα του μεγαλύτερου
σφάλματος κατά τον υπολογισμό του υψομέτρου, έχει γίνει προσπάθεια να ξεπεραστεί
με την ενσωμάτωση ενός βαρομετρικού αλτίμετρου σε κάποιες συσκευές, έτσι ώστε
να υπάρχει μια επιπλέον πηγή πληροφορίας για τον υπολογισμό του υψομέτρου η οποία
όμως φέρει επίσης κάποιον τύπο σφάλματος.
Η ακρίβεια ενός GPS μπορεί να βελτιωθεί έως και το 0,5 m περίπου, με την εισαγωγή
και δεύτερου δέκτη μέσα σε μία συσκευή ο οποίος ουσιαστικά υπολογίζει τις διορθώσεις
που χρειάζονται στα δεδομένα που λαμβάνονται από τους δορυφόρους οπότε το GPS
λέγεται τότε Differential GPS (DGPS).
Οι δέκτες (τμήμα χρήσης), οι δορυφόροι (δορυφορικό τμήμα) και ένα τμήμα ελέγχου,
συνιστούν το GPS (Global Positioning System), δηλαδή το Παγκόσμιο Σύστημα
Εντοπισμού θέσης (στίγματος) στη γη, που είναι και ένα σύστημα πλοήγησης. Βασίζεται
σε πληροφορίες που εκπέμπονται από ένα δίκτυο 24 δορυφόρων οι οποίοι κινούνται
σε 6 διαφορετικές τροχιές στο διάστημα (έξι τροχιακά επίπεδα με κλίση 55ο), και
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 39
ολοκληρώνουν δύο πλήρεις περιφορές γύρω από την επιφάνεια της Γης σε λιγότερο
από ένα 24ωρο. Οι δορυφόροι GPS λέγονται και δορυφόροι NAVSTAR (Navigation
System with time and ranging).
Σχήμα 29: Χάρτης πεζοπορικών διαδρομών (πηγή: Αθανασίου 2013).
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 40
Σχήμα 30: Χάρτης καμένων εκτάσεων (πηγή: Αθανασίου 2013).
Οι πληροφορίες που εκπέμπονται από τους δορυφόρους GPS, περιλαμβάνουν: α)
δεδομένα ephemeris (σχετικά με την ταυτότητά τους, την κατάσταση λειτουργίας
τους, τη θέση τους καθώς και τη χρονική στιγμή αποστολής του μηνύματος) και β)
δεδομένα almanac (αλμανάκ). Τα δεδομένα λαμβάνονται από τους δέκτες GPS και
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 41
αξιοποιούνται για να προσδιοριστεί το γεωγραφικό πλάτος (latitude), το γεωγραφικό
μήκος (longitude) και το υψόμετρο (altitude) του στίγματος του δέκτη καθώς και η
ταχύτητα (ground speed) και η διεύθυνση της κίνησής του, αν ο δέκτης κινείται. Οι
τριγωνομετρικοί υπολογισμοί που λαμβάνουν χώρα, επιτρέπουν στον δέκτη GPS να
υπολογίσει τις συντεταγμένες της θέσης του, στο προεπιλεγμένο γεωδαιτικό σύστημα
αναφοράς, που είναι το WGS84.
Το συνολικό σφάλμα, κατά τους υπολογισμούς για τον προσδιορισμό της θέσης του
δέκτη, εξαρτάται από τον αριθμό των δορυφόρων που βρίσκονται εντός της εμβέλειας
του δέκτη και τη διάταξή τους (δηλαδή τη γεωμετρική τους θέση) σε σχέση με τον
δέκτη, από τη διάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μέσα από την Ιονόσφαιρα
και την Τ ροπόσφαιρα, από τα φυσικά εμπόδια και τις αντανακλάσεις στην περιοχή
λήψης, καθώς και από τα σφάλματα των χρονομέτρων των δορυφόρων αλλά και του
δέκτη.
Αν για παράδειγμα, τέσσερις δορυφόροι που βρίσκονται στην εμβέλεια του δέκτη GPS,
είναι κατανεμημένοι στα τέσσερα σημεία του ορίζοντα, η ακρίβεια του εντοπισμού του
στίγματος είναι η μέγιστη δυνατή διότι η περιοχή που ορίζεται από την τομή των
διευθύνσεων της απόστασης του δέκτη από τους τέσσερις δορυφόρους, είναι η
μικρότερη δυνατή και μέσα σ’ αυτήν βρίσκεται το στίγμα του δέκτη. Ιδανική είναι η
περίπτωση κατά την οποία οι δορυφόροι βρίσκονται ανά 90ο σε σχέση με το δέκτη
GPS.
Στην άκρως αντίθετη περίπτωση όπου και οι τέσσερις δορυφόροι βρίσκονται για
παράδειγμα βορειοανατολικά του δέκτη GPS, η περιοχή που ορίζεται από τις τομές των
διευθύνσεων των αποστάσεων είναι πολύ μεγάλη, και έτσι ο ακριβής προσδιορισμός
της θέσης του δέκτη GPS είναι ουσιαστικά αδύνατος διότι τα τριγωνομετρικά δεδομένα
που λαμβάνει το GPS είναι ασαφή και το σφάλμα του στίγματος μπορεί να είναι της
τάξης έως και των 150 m. Με άλλα λόγια, η “γεωμετρία” των δορυφόρων είναι πολύ
κακή σ’ αυτήν την περίπτωση διότι όλες οι μετρήσεις προέρχονται από την ίδια
διεύθυνση. Κάποιοι δέκτες GPS διαθέτουν και ένδειξη της θέσης των δορυφόρων που
βρίσκονται εντός εμβέλειας (δηλαδή του αζιμούθιου και του υψομέτρου των
δορυφόρων) οπότε ο χρήστης μπορεί να αξιολογήσει και να εκτιμήσει την αξιοπιστία
του στίγματος που βλέπει στην οθόνη του δέκτη του.
Όταν βρισκόμαστε σε μια περιοχή με έντονο ανάγλυφο, για παράδειγμα ανάμεσα σε
ψηλά βουνά ή άλλα εμπόδια (αλλά και όταν κινούμαστε με μεγάλη ταχύτητα), η
ακρίβεια του GPS είναι επίσης μικρότερη. Λόγω των αντανακλάσεων πάνω στα διάφορα
αντικείμενα του φυσικού ή ανθρωπογενούς περιβάλλοντος, το σήμα φτάνει στο δέκτη
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 42
GPS καθυστερημένα καθώς ταξιδεύει κατά μήκος μεγαλύτερης από την αναμενόμενη
απόσταση, “δείχνοντας” έτσι, ότι ο δορυφόρος που το εξέπεμψε βρίσκεται μακρύτερα
από ό,τι είναι στην πραγματικότητα και έτσι εισάγεται ένα επιπλέον σφάλμα της τάξης
των 5 m κατά τον προσδιορισμό της θέσης του στίγματος.
5.1.2 Στοιχεία Τηλεπισκόπησης
Οι τροχιές των δορυφόρων και τα ύψη τους από την επιφάνεια της θάλασσας,
ποικίλλουν ανάλογα με το σκοπό τους. Εκτός από τους δορυφόρους GPS NAVSTAR),
υπάρχουν και οι δορυφόροι παρατήρησης της γης (π.χ. μετεωρολογικοί) καθώς και οι
τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι. Οι μετεωρολογικοί και οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι
είναι γεωστατικοί δηλαδή είναι δορυφόροι με γεω-σύγχρονη τροχιά. Φαίνεται να είναι
ακίνητοι σε σχέση με το σημείο παρατήρησής τους στη γη διότι περιστρέφονται με
ταχύτητα ίση με αυτή της περιστροφής της γης στο ύψος του Ισημερινού, με περίοδο
24 ωρών και φυσικά με την ίδια φορά. Οι γεωστατικοί δορυφόροι “βλέπουν και
επικοινωνούν” με συγκεκριμένη περιοχή (σχήμα 31) που λέγεται δορυφορικό
αποτύπωμα (footprint).
Τα δορυφορικά δεδομένα και οι αεροφωτογραφίες, σχετίζονται με μεθόδους οι οποίες
συνιστούν την επιστήμη και την τέχνη της Τηλεπισκόπησης που αφορά στη συλλογή
και την ανάλυση πληροφοριών για αντικείμενα, περιοχές ή φαινόμενα, από
απομακρυσμένα μέσα. Τα δεδομένα αυτά, αξιοποιούνται κατά τη διαχείριση φυσικών
καταστροφών και φυσικών φαινομένων (π.χ. κατολισθήσεις, πλημμύρες, δασικές
πυρκαγιές, τσουνάμι κ.α.).
Για παράδειγμα, τα δεδομένα του συστήματος LandSat μπορούν να αξιοποιηθούν για
το διαχωρισμό κωνοφόρων και φυλλοβόλων ειδών και για τον προσδιορισμό της
εδαφικής υγρασίας ενώ τα παγχρωματικά δεδομένα του συστήματος Ikonos μπορούν
να χρησιμοποιηθούν για ακριβείς αποτυπώσεις αστικών περιοχών, κατασκευών, οδικού
και σιδηροδρομικού δικτύου, σε κλίμακα έως και 1:2.000 και τα πολυφασματικά
δεδομένα Ikonos μπορούν να χρησιμοποιηθούν για περιβαλλοντικές μελέτες και
αποτυπώσεις χρήσεων γης σε μεγάλη κλίμακα. Τέλος, το δορυφορικό σύστημα
QuickBird παρέχει δεδομένα υψηλής ανάλυσης βελτιώνοντας την ακρίβεια της
καταγραφής των επιπτώσεων από φυσικές καταστροφές και δίνοντας τη δυνατότητα
παραγωγής DEM (Digital Elevation Model) μεγάλης ακρίβειας.
Οι δορυφορικές εικόνες μπορούν να αναλυθούν με στόχο την μετατροπή των
δεδομένων της επιφάνειας της γης σε χρήσιμη πληροφορία. Μέσω της μεθόδου της
ψηφιακής ταξινόμησης, τα pixels της εικόνας κατανέμονται σε κλάσεις (κατηγορίες)
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 43
καθώς τους αποδίδεται μια ιδιότητα (π.χ. κλάσεις βλάστησης). Στη συνέχεια οι κλάσεις
μπορούν να ομαδοποιηθούν (σχήμα 32) για να αποτελέσουν δεδομένα εισόδου σε
χωρικές προσομοιώσεις φυσικών φαινομένων και καταστροφών (σχήμα 33 & 34).
Σχήμα 31: Πολλοί Καναδικοί δορυφόροι έχουν αποτύπωμα ολόκληρη την έκταση του Καναδ ά.
Σχήμα 32: Χάρτες βλάστησης και Μοντελων Καύσιμης Ύλης (πηγή: Αθανασίου 2013).
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 44
Σχήμα 33: Προσομοίωση χωρικής εξάπλωσης δασικής πυρκαγιάς (πηγή: Αθανασίου 2013)
Σχήμα 34: Προσομοίωση χωρικής εξάπλωσης δασικής πυρκαγιάς (πηγή: Αθανασίου 2013).
Tα δορυφορικά δεδομένα που μας δίνουν πληροφόρηση για δύσβατες περιοχές οι
οποίες δεν μπορούν να προσεγγιστούν εύκολα, σε συνδυασμό με επισκέψεις, εργασίες
και παρατηρήσεις στην ύπαιθρο εντός ενός τομέα ευθύνης, μπορούν να υποστηρίξουν
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 45
τη λήψη αποφάσεων κατά τη διαχείριση των φυσικών καταστροφών αλλά και πιο
ειδικά, κατά τις πυροσβεστικές επιχειρήσεις.
Η γεωμετρική διακριτική τους ικανότητα (ή χωρική ανάλυση) ουσιαστικά είναι η
ελάχιστη επιφάνεια του εδάφους στην οποία είναι εφικτή η παρατήρηση και εκφράζεται
με το μέγεθος του εικονοστοιχείου σε μέτρα ενώ η χρονική διακριτική ικανότητα
σχετίζεται με την ικανότητα του συστήματος να επαναλαμβάνει τη μέτρησή του στην
ίδια περιοχή μελέτης. Η αναγνώριση και η καταγραφή των φυσικών και ανθρωπογενών
χαρακτηριστικών που απεικονίζονται σε αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες,
είναι ποιοτική ανάλυση και ονομάζεται φωτοερμηνεία ενώ ο καθορισμός της
γεωμετρίας τους στο χώρο είναι ποσοτική ανάλυση και ονομάζεται φωτ ογραμμετρία.
6. Γεωμορφολογία και μετεωρολογικές συνθήκες
Οι μετεωρολογικές συνθήκες μιας περιοχής μπορεί να διαφοροποιούνται σημαντικά, όχι
μόνο ανάλογα με την εποχή του έτους αλλά και λόγω της τοπογραφίας της και των
γεωμορφολογικών της χαρακτηριστικών οπότε μπορεί να είναι αξιοσημείωτη η διαφορά
ανάμεσα στις “γενικές” μετεωρολογικές συνθήκες που επικρατούν σε ευρύτερη
γεωγραφική κλίμακα και στις τοπικές μετεωρολογικές συνθήκες.
Για παράδειγμα, είναι γνωστό ότι η ένταση (ταχύτητα) του “γενικού” ανέμου (general
wind) αυξάνεται σημαντικά τοπικά, καθώς διέρχεται από περιοχές όπου υπάρχουν
στενές κοιλάδες, φαράγγια και διάσελα.
Επιπλέον, στους ορεινούς όγκους εκδηλώνονται πολλά διαφορετικά τοπικά συστήματα
ανέμου, με μεταβλητές διευθύνσεις και εντάσεις, τα οποία ακολουθούν έναν 24ωρο
κύκλο δηλαδή εμφανίζονται περιοδικά. Η ακτινοβολία που προσπίπτει στις πλαγιές των
βουνών και στις κοιλάδες προκαλεί την κίνηση μαζών αέρα δηλαδή την εμφάνιση
τοπικών ανέμων που μεταβάλλονται σε ημερήσια βάση και που διαφοροποιούνται
επιπλέον και από τη βλάστηση, την μορφολογική κλίση και τον προσανατολισμό τους,
σε κάποιο βαθμό.
Πιο συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο αέρας που βρίσκεται κοντά στην
επιφάνεια των πλαγιών θερμαίνεται, διαστέλλεται γίνεται πιο ελαφρύς από τις
“γειτονικές αέριες μάζες”, οπότε αρχίζει να κινείται προς τα ανάντη (upslope) με
αποτέλεσμα να εκδηλώνεται στις πλαγιές, άνεμος που πνέει προς τα ανάντη και καλείται
αναβατικός άνεμος (anabatic wind). Όταν, επίσης κατά τη διάρκεια της ημέρας, η
κίνηση των αερίων μαζών προς τα ανάντη λαμβάνει χώρα κατά μήκος του κύριου άξονα
μιας κοιλάδας, ο άνεμος που εκδηλώνεται, λέγεται άνεμος κοιλάδας (σχήμα 35). Το
σύνολο των κινήσεων των αερίων μαζών προς τα ανάντη σε μια κοιλάδα κατά τη
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 46
διάρκεια της ημέρας, μπορεί να περιγραφεί και ως αύρα κοιλάδας (valley breeze) η
οποία συνοδεύεται από αντί-ανέμους που είναι οι αέριες μάζες οι οποίες κατέρχονται
“για να συμπληρώσουν το κενό που δημιουργήθηκε” κατά μήκος του άξονα της
κοιλάδας.
Σχήμα 35: Διευθύνσεις τοπικών ανέμων κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας.
Το σύνολο των παραπάνω τοπικών ανέμων δημιουργούν συχνά συνθήκες που
μεταβάλλονται διαρκώς και είναι δύσκολο να προβλεφθούν, ειδικά σε περιοχές με
έντονο και πολυσχιδές ανάγλυφο όπου ο καπνός μπορεί να αποτελέσει έναν πολύ καλό
δείκτη των αναβατικών ανέμων (σχήμα 36).
Σχήμα 36: Ο καπνός δείχνει την ύπαρξη αναβατικού τοπικού ανέμου σε ορεινή περιοχή, νωρίς
το μεσημέρι.
Το αντίστροφο συμβαίνει κατά τη διάρκεια της νύχτας οπότε οι αέριες μάζες που
βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους ψύχονται, γίνονται πιο πυκνές και
βαριές και κινούνται προς τα κατάντη (downslope) των πλαγιών (κλιτύων) προς τις
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 47
περιοχές όπου υπάρχει πιο θερμός αέρας. Οι τοπικοί αυτοί άνεμοι που εκδηλώνονται
στις πλαγιές κατά τη διάρκεια της νύχτας, καλούνται καταβατικοί άνεμοι (katabatic
winds). Η κίνηση των αερίων μαζών προς τα κατάντη που λαμβάνει χώρα κατά μήκος
του κύριου άξονα μιας κοιλάδας και προς τη βάση της, συντελεί στην εκδήλωση του
ανέμου ορέων (σχήμα 35) που οδηγεί στον “εγκλωβισμό” ψυχρού αέρα κάτω από μια
στοιβάδα πιο θερμού αέρα η οποία λειτουργεί σαν καπάκι (σχήμα 37 & 38). Το σύνολο
των κινήσεων των αερίων μαζών προς τα κατάντη κατά τη διάρκεια της νύχτας, μπορεί
να περιγραφεί και ως αύρα ορέων (mountain breeze). Η ένταση της αύρας των ορέων
ποικίλει ανάλογα με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά μιας κοιλάδας, τη βλάστηση, το
γεωγραφικό πλάτος και τον προσανατολισμό της καθώς και με την ύπαρξη υδάτινων
μαζών. Χαράδρες, γκρεμοί και λόφοι και άλλες γεωμορφές λειτουργούν συχνά σαν
εμπόδια στις παραπάνω κινήσεις, προσθέτοντας επιπλέον χαρακτηριστικά σ’ αυτούς
τους τοπικούς ανέμους.
Σχήμα 37: Εμφάνιση του φαινομένου της θερμοκρασιακής αναστροφής κατά τη διάρκεια της
νύχτας και η “διάρρηξή” της κατά τις μεσημεριανές ώρες της επόμενης ημέρας
Σχήμα 38: Θερμοκρασιακή αναστροφή που έχει εγκλωβίσει καπνό σε περιοχή με έντονα
γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά, νωρίς το πρωί.
Κατά μήκος των ακτών της θάλασσας ή/και σε μεγάλες λίμνες εκδηλώνεται μεταβολή
των διευθύνσεων και των εντάσεων των ανέμων, ακολουθώντας επίσης έναν 24ωρο
κύκλο. Η ξηρά θερμαίνεται πιο γρήγορα από τη θάλασσα την ημέρα, οπότε
εκδηλώνεται η θαλάσσια αύρα (που “ξεκινά” από περίπου τρεις ώρες μετά την ανατολή
© Μιλτιάδης Αθανασίου Δεκέμβριος 2016
Σημειώσεις μαθήματος: “Τοπογραφία - Γεωπληροφορική στις Πυροσβεστικές Επιχειρήσεις” 48
του ήλιου και αυξάνει σταδιακά την έντασή της έως και δύο περίπου ώρες μετά το
μεσημέρι). Η θαλάσσια αύρα πνέει από τη θάλασσα προς τη στεριά, διεισδύοντας κατά
αρκετά km στην ενδοχώρα μιας περιοχής κατά τη διάρκεια της ημέρας. Στη συνέχεια,
η ξηρά ψύχεται πιο γρήγορα από τη θάλασσα τη νύχτα, οπότε εκδηλώνεται η ασθενής
νυχτερινή απόγεια αύρα που έχει αντίθετη φορά, από την ξηρά προς τη θάλασσα.
Οι κινήσεις των αερίων μαζών που εκδηλώνονται κατά τη διάρκεια του 24ώρου,
λέγονται ημερήσιοι άνεμοι και έχουν φορά από τις ψυχρές προς τις θερμές περιοχές,
κοντά στην επιφάνεια της γης. Ο θερμός αέρας είναι πιο αραιός και πιο ελαφρύς και
κινείται ανοδικά δηλαδή απομακρύνεται από την επιφάνεια της γης “δημιουργώντας
ένα κενό” το οποίο “καταλαμβάνει ο ψυχρός αέρας που είναι πιο πυκνός και πιο βαρύς.
Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, ο θερμός αέρας που ανέρχεται, κινείται
επίσης και προς την περιοχή την οποία “εγκαταλείπει ο πιο πυκνός και πιο βαρύς
ψυχρός αέρας που κινείται καθοδικά προς τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας
και προς την επιφάνεια της γης. Δηλαδή, θα μπορούσε κάποιος με απλά λόγια να πει
ότι στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, η κίνηση των αερίων μαζών γίνεται με
φορά από τις θερμές προς τις ψυχρές περιοχές. Η παραπάνω περιγραφή δείχνει ότι
δημιουργείται έτσι μια συνεχής κυκλοφορία των αερίων μαζών, μια κυκλική ροή που
μοιάζει μ’ ένα “κύτταρο κυκλοφορίας”.
Όταν ο άνεμος της ανοιχτής θάλασσας, πνέει προς απόκρημνες ακτές (σχήμα 39) υπό
γωνία, εκτρέπεται και ακολουθεί τη γενική τους διεύθυνση ενώ όταν προσπίπτει κάθετα
σε αυτές τότε δημιουργείται τοπικά και “ένας αντίθετης φοράς άνεμος”.
Σχήμα 39: α) Όταν η διεύθυνση του γενικού ανέμου της ανοιχτής θάλασσας σχηματίζει γωνία
με τη γενική διεύθυνση απόκρημνων ακτών, τότε “αλλάζει τη διεύθυνσή του” και πνέει
παράλληλα με τις απόκρημνες ακτές κατά μήκος τους, ενώ β) όταν ο άνεμος της ανοιχτής
θάλασσας είναι “κάθετος σε αυτές”, εκδηλώνεται και ένα ρεύμα αερίων μαζών που κινείται με
αντίθετη φορά, δηλαδή προς την ανοιχτή θάλασσα.
Όταν η διεύθυνση του ανέμου της ανοιχτής θάλασσας που πνέει προς την ακτή, είναι
περίπου ίδια (παράλληλη) με τη διεύθυνση ενός υδατορέματος που εκβάλλει εκεί, τότε