title: Χρήση μεθόδων χωρικής παρεμβολής σε περιβάλλον GIS για την αποτύπωση, κρίσιμων για την γεωργική παραγωγή, κλιματικών παραμέτρων στο νησί της Κρήτης

title: Use of spatial interpolation methods in a GIS environment for mapping, critical for agricultural production, climatic parameters on the island of Crete
Creators: name: Καρανικας Γεωργιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Το κλίμα και τα μετεωρολογικά φαινόμενα είναι έντονα συνδεδεμένα με την κοινωνική και οικονομική ζωή ενός τόπου. Ένας από τους βασικούς πυλώνες της οικονομίας της Κρήτης είναι ο πρωτογενής τομέας καθώς βλέπουμε να παράγονται τουλάχιστον 90.000 τόνοι ελαιόλαδου το χρόνο και να εξάγεται το μεγαλύτερο μέρος αυτού στην υπόλοιπη χώρα και ολόκληρο τον κόσμο. Η ανάπτυξη και η διατήρηση του συγκεκριμένου τομέα είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τις κλιματολογικές συνθήκες, όπως για παράδειγμα τα φαινόμενα ξηρασίας, που αφήνουν έντονο αποτύπωμα στην παραγωγή ελαιόλαδου του νησιού, ενώ ταυτόχρονα πλήττονται σημαντικά και οι αμπελώνες, αλλά και πολλά είδη καλλιεργειών. Καταλαβαίνουμε, ότι είναι πολύ σημαντικό να βρούμε μεθόδους και μοντέλα για να αποτυπώνουμε χωροχρονικά σε χάρτες τα κλιματικά δεδομένα της περιοχής, καθώς με αυτό τον τρόπο θα μπορεί να γίνεται πιο αποδοτική έρευνα από τον εκάστοτε κλάδο, έτσι ώστε να μπορεί να γίνεται πρόβλεψη και ανάπτυξη μεθόδων για την προστασία και αναβάθμιση της γεωργικής παραγωγής.
Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η χωροχρονική αποτύπωση κρίσιμων κλιματικών δεδομένων για την γεωργική παραγωγή της Κρήτης. H πληροφορία που καταγράφεται από τους μετεωρολογικούς σταθμούς, ιδιαίτερα στο νησί της Κρήτης, είναι αρκετά περιορισμένη καθώς είναι διαθέσιμη από σταθμούς σταθερούς αλλά ταυτόχρονα πολύ διασκορπισμένους.  Ένας βασικός στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι να συγκρίνει και να καθορίσει την επιλογή του κατάλληλου μοντέλου χωρικής παρεμβολής για την βέλτιστη χωρική αναπαράσταση μετεωρολογικών μεταβλητών σε περιβάλλον GIS.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία χρησιμοποιήθηκαν οι γεωστατικές μέθοδοι Ordinary Kriging, Simple Kriging, Disjunctive Kriging και Co-Kriging. Oι ατμοσφαιρικές παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν είναι: η μέση ετήσια θερμοκρασία, η ελάχιστη ετήσια θερμοκρασία, η μέγιστη ετήσια θερμοκρασία, το μέσο ετήσιο ύψος βροχής και η μέση ετήσια ταχύτητα ανέμων. Τα παραπάνω κλιματικά δεδομένα προέρχονται από ένα διάστημα 3 ετών και συγκεκριμένα τα έτη 2017, 2018 και 2019. Επιπροσθέτως, χρησιμοποιήθηκε και μια δευτερεύουσα μεταβλητή, το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους της Ελλάδας (DEM). Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων έγινε με την βοήθεια της μεθόδου cross-validation.
Τέλος, παρατίθενται χάρτες που παρουσιάζουν την κατανομή των χρήσεων γης για το νησί της Κρήτης στους οποίους έχουμε απομονώσει τις περιοχές που δύναται να επηρεαστούν από τις ακραίες τιμές της ελάχιστης ετήσιας θερμοκρασίας, της μέγιστης ετήσιας θερμοκρασίας και του μέσου ύψους βροχής, οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν παράδειγμα και να βοηθήσουν τους κλάδους πρωτογενούς τομέα να παρατηρήσουν τις γεωργικές εκτάσεις που πλήττονται από το εκάστοτε φαινόμενο.

description: Climate and meteorological phenomena are strongly linked to the social and economic life of a place. One of the main pillars of Crete's economy is the primary economic sector as we see at least 90,000 tones of olive oil produced per year and most of it exported to the rest of the country and the world. The development and maintenance of this sector is inextricably linked to climatic conditions, such as drought phenomena, for example, which leave a strong imprint on the island's olive oil production, while at the same time vineyards and many types of crops are also severely affected. We understand that it is very important to find methods and models to map the climatic data of the region spatio-temporally, as this will allow for more efficient research to be carried out by the sector in question, so that methods for the protection and improvement of agricultural production can be predicted and developed.
The aim of this study is the spatio-temporal mapping of the climatic data that are critical for the agricultural production of Crete. The information recorded by meteorological stations, especially on the island of Crete, is rather limited as it is available from stations that are fixed but at the same time very dispersed. A main objective of this thesis is to compare and determine the choice of an appropriate spatial interpolation model for the optimal spatial representation of meteorological variables in GIS environment. The geostatistical methods used in this thesis are ordinary kriging, simple kriging, disjunctive kriging and co-kriging. The atmospheric parameters used are: mean annual temperature, minimum annual temperature, maximum annual temperature, mean annual rainfall and mean annual wind speed. The above climatic data come from a 3-year period, 2017, 2018 and 2019.
In addition, a secondary variable, the Digital Elevation Model of Greece (DEM), was used. The results were evaluated using the cross-validation method.
Finally, we present maps showing the distribution of land use for the island of Crete, in which we have isolated the areas that may be affected by the extreme values of minimum annual temperature, maximum annual temperature and average rainfall, which can be used as an example and help primary sectors to observe the agricultural areas affected by the phenomenon in question.