Διερεύνηση μεθόδων χαρτογράφησης με ΣμηΕΑ και χωροχρονικής γεωοπτικοποίησης για τη διαχείριση γεωτόπων
Authors: Παπαδοπούλου Ερμιόνη-Ειρήνη 
Published: December 2023

Η διδακτορική διατριβή με τίτλο «Διερεύνηση μεθόδων χαρτογράφησης με ΣμηΕΑ και χωροχρονικής γεωοπτικοποίησης για τη διαχείριση γεωτόπων», επιχειρεί να συμβάλλει στην επιστήμη της Χαρτογραφίας διερευνώντας ζητήματα αναφορικά με την 3Δ χαρτογράφηση και χωροχρονική γεωοπτικοποίηση, με τη χρήση τεχνικών επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας για τη διαχείριση περιοχών υψηλής γεωλογικής σημασίας. Χωρισμένη σε τρία διακριτά μέρη, βασισμένα στα ερευνητικά ερωτήματα, μελετά την εφαρμογή των αρχών της χαρτογραφικής κλίμακας σε ζητήματα συλλογής δεδομένων με τη χρήση ΣμηΕΑ, την γεωοπτικοποίηση των χαρτογραφικών αποτελεσμάτων που προκύπτουν με την αξιοποίηση τεχνικών επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας και την απόδοση των γεωοπτικοποιήσεων μέσω αξιολόγησης. Η μεταφορά υφιστάμενων, αποδεδειγμένων χαρτογραφικών αρχών στα σύγχρονα μέσα και τεχνολογίες απεικόνισης, καθώς και η ανάπτυξη νέων χαρτογραφικών μεθόδων αποτελούν βασικές προκλήσεις για την τρέχουσα και μελλοντική έρευνα. Το συγκεκριμένο θέμα γίνεται όλο και πιο σύνθετο με την εμφάνιση σύγχρονων εργαλείων και μέσων στη συλλογή δεδομένων και γεωοπτικοποίησης, όπως τα ΣμηΕΑ και η εικονική πραγματικότητα. Προκύπτει συνεπώς η ανάγκη για την ανάπτυξη μεθοδολογίας που να συνδυάζει την συλλογή δεδομένων με τη χρήση ΣμηΕΑ και την γεωοπτικοποίηση των χαρτογραφικών αποτελεσμάτων σε εικονικά και επαυξημένα περιβάλλοντα λαμβάνοντας υπόψη τις βασικές χαρτογραφικές αρχές και την έννοια της χαρτογραφικής κλίμακας. Αρχικά πραγματοποιείται εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση αναφορικά με τις θεμελιώδεις χαρτογραφικές αρχές αλλά και για την εξέλιξη της επιστήμης της Χαρτογραφίας τα τελευταία χρόνια. Επιπλέον, μελετήθηκε η συμβολή των συγχρόνων τεχνολογικών μέσων στην επιστήμη της Χαρτογραφίας και η μετάβαση της στην ψηφιακή εποχή. Αναλυτικότερα, εξετάζεται η αξιοποίηση των χαρτογραφικών αποτελεσμάτων και των σύγχρονων διαδραστικών γεωοπτικοποιήσεων σε ζητήματα σχετικά με τη διαχείριση της γεωλογικής κληρονομιάς και των Γεωπάρκων. Βάσει της βιβλιογραφίας και των ακαδημαϊκών - επιστημονικών αναφορών που μελετήθηκαν στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής εντοπίστηκε η έλλειψη μιας ενιαίας μεθοδολογίας που να καλύπτει τα πέντε βασικά στάδια της ολοκληρωμένης χαρτογράφησης περιοχών υψηλής γεωλογικής σημασίας. Συνεπώς, στην παρούσα διατριβή αναπτύσσεται και προτείνεται μεθοδολογία με τα εξής στάδια: α) μελέτη ζητημάτων κλίμακας, β) συλλογή δεδομένων με τη χρήση ΣμηΕΑ, γ) επεξεργασία δεδομένων και δημιουργία χαρτογραφικών αποτελεσμάτων, δ) σχεδιασμός και ανάπτυξη γεωοπτικοποιήσεων με τεχνικές επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας και δ) αξιολόγηση των γεωοπτικοποιήσεων μέσω πειραμάτων εμπειρίας χρήστη.Το πρώτο στάδιο της διατριβής εξετάζει ζητήματα γεωγραφικής και χαρτογραφικής κλίμακας των γεωτόπων του Γεωπάρκου Λέσβου, ταξινομώντας τους σε πέντε κατηγορίες. Οι κατηγορίες οδηγούν στον υπολογισμό της αντίστοιχης χωρικής ανάλυσης και των κατάλληλων χαρακτηριστικών πτήσης, όπως το ύψος πτήσης, η γωνία της κάμερας και τη διαδρομή του ΣμηΕΑ με σκοπό την 3Δ χαρτογράφηση τους. Επιπλέον, αναπτύχθηκε διαδικτυακή χαρτογραφική εφαρμογή στην οποία συγκεντρώνονται και παρέχονται πληροφορίες αναφορικά με τον τρόπο συλλογής εικόνων υψηλής ανάλυσης για την 3Δ χαρτογράφηση όλων των γεωτόπων του Γεωπάρκου Λέσβου. Μετά τον σχεδιασμό των πτήσεων ακολούθησε η συλλογή εικόνων υψηλής ανάλυσης για την 3Δ χαρτογράφηση πέντε γεωτόπων, έναν από κάθε κατηγορία γεωγραφικής κλίμακας. Τα δεδομένα που συλλέχθησαν επεξεργάστηκαν με τη χρήση αλγορίθμων υπολογιστικής όρασης και 3Δ γραφικών για τη δημιουργία 2Δ και 3Δ χαρτογραφικών αποτελεσμάτων. Τα χαρτογραφικά αποτελέσματα ήταν: i) 2Δ ορθοφωτοχάρτες, ii) ψηφιακά μοντέλα αναγλύφου, iii) 3Δ νέφη σημείων και iv) 3Δ μοντέλα με φωτορεαλιστική υφή. Όλα τα αποτελέσματα γεωαναφέρθηκαν με επίγειες μετρήσεις προσδιορισμού θέσης οι οποίες λήφθηκαν με τη χρήση διαφορικού δέκτη. Το επόμενο στάδιο της μεθοδολογίας αναφέρεται στο σχεδιασμό σύγχρονων διαδραστικών γεωοπτικοποιήσεων με τεχνικές επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας. Συγκεκριμένα αναπτύχθηκαν πέντε εφαρμογές επαυξημένης πραγματικότητας που αντιστοιχούσαν στους πέντε γεωτόπους που χαρτογραφήθηκαν 3Δ και δυο εφαρμογές εικονικής πραγματικότητας. Οι εφαρμογές εικονικής πραγματικότητας εστιάζουν σε ένα συγκεκριμένο γεώτοπο ο οποίος χαρτογραφήθηκε διαχρονικά και εντοπίζονται σημαντικές μεταβολές τόσο στην τοπογραφία του όσο και στη διαμόρφωση του σε επισκέψιμη θέση. Το τελευταίο στάδιο επικεντρώνεται στην αξιολόγηση των χαρτογραφικών αποτελεσμάτων και των γεωοπτικοποιήσεων που αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής μέσω πειραμάτων εμπειρίας χρήστη υπό τη μορφή διαλέξεων με στόχο την γεωεκπαίδευση μεταπτυχιακών φοιτητών. Αναλυτικότερα, πραγματοποιήθηκαν τέσσερις διαλέξεις με διαφορετικό τρόπο παρουσίασης: i) με φυσική παρουσία στο πεδίο, ii) με εξ αποστάσεως μέσα (τηλεκπαίδευση), iii) δια ζώσης σε αίθουσα και iv) με τεχνικές εικονικής πραγματικότητας. Σε όλες τις διαλέξεις αξιοποιήθηκαν τα χαρτογραφικά αποτελέσματα και οι γεωοπτικοποιήσεις που προέκυψαν από τα δεδομένα που συλλέχθησαν με τη χρήση ΣμηΕΑ ενώ στο τέλος οι συμμετέχοντες συμπλήρωσαν ένα ειδικά διαμορφωμένο ερωτηματολόγιο. Ακολούθησε η ανάλυση των ερωτηματολογίων με στατιστικές μεθόδους και με μεθόδους χωρικής η οποία οδήγησε σε συμπεράσματα σχετικά με τη συμβολή των γεωοπτικοποίηση στη γεωεκπαίδευση και στη χωρική αντίληψη των συμμετεχόντων. Η παρούσα διατριβή καταλήγει στο συμπέρασμα πως οι σύνθετες γεωμορφολογικά δομές, όπως οι γεώτοποι του Γεωπάρκου Λέσβου, απαιτούν εξειδικευμένο σχεδιασμό στις διαδικασίες συλλογής δεδομένων με ΣμηΕΑ, λαμβάνοντας υπόψη τη γεωγραφική και χαρτογραφική τους κλίμακα για την αποδοτική 3Δ χαρτογράφηση τους. Επιπλέον, από την έρευνα που διεξήχθη προκύπτει ότι η έννοια της χαρτογραφικής κλίμακας μεταφέρεται στις γεωοπτικοποιήσεις επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας τόσο σε επίπεδο ανάλυσης των 3Δ μοντέλων όσο και σε επίπεδο επικοινωνίας της πληροφορίας, συμβάλλοντας στην κατανόηση του χώρου και την εμπειρία μάθησης. Τέλος, συμπεραίνεται ότι τόσο τα χαρτογραφικά αποτελέσματα όσο και οι 2Δ και 3Δ γεωοπτικοποιήσεις δύναται να συνεισφέρουν αποτελεσματικά σε διαδικασίες διαχείρισης της γεωλογικής κληρονομίας και να προσφέρουν σημαντικά στοιχεία και πληροφορίες στους φορείς διαχείρισης και στους επισκέπτες του Γεωπάρκου Λέσβου.