Ανάπτυξη χωρικού μοντέλου ανάλυσης γεωγραφικών και γεωμορφολογικών δεδομένων της νήσου Ικαρίας με χρήση αυτοματοποιημένων τεχνικών Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ)

Abstract

In the last decades, the rapid progress on Geographic Information Science and the ability to capturing more accurate data (e.g. LIDAR) fostered a rapidly evolving research within the broader area of geomorphology. Geoprocessing of Digital Elevation Models (DEMs) and their calculated topographic attributes (slope inclination, curvature, etc.) are widely used in terrain analysis and landform classification. This study aims to analyse the DEM derived attributes (both parameters and objects) and classify the landforms of Ikaria Island (Aegean Sea, Greece) using automated GIS techniques. The outputs will be combined one another and spatially correlated with the geological pattern through multiple-criteria decision analysis for the construction of the geomorphological map of the island and the further interpretation of the geomorphological model.Ikaria Island is located at the eastern part of the Aegean Sea, lying in between the Cyclades archipelagos at the East and Samos Island at the West. The island covers an area of approx. 250k m2 and has an elongated shape directed from SW to NE. According to the latest Greek census (2011), the total population of the island is 8,423 residents where most of them are concentrated to the capital (Agios Kirikos) and to the main port (Evdilos). The island is sparsely populated presenting a population density of 33 people per km2. From a geomorphological point of view, Ikaria Island may be described as a mountainous area where plateaus, ranges of hills and low mountains are the dominant landforms. The island can be divided into three distinctive geomorphological units: Mount Atheras (eastern part), the plain with low hills of Messaria (central part) and Pezi upland (western Ikaria). Pezi, Chalaris, Charakas and Voutsides are the main rivers of Ikaria, draining the area to the northern shore. The general linear direction that characterizes the coastline is locally interrupted by the bays of Agriomelissa (south coast) and Evdilos (north coast). Generally, the beachfront is rocky, characterized by steep slopes. The complex geology of Ikaria Island is due to its transitional geotectonic position between the Attic-Cycladic Crystalline Complex and the Pelagonian Zone to the west, and the Menderes Massif to the east. In particular, from a lithostratigraphical perspective, the island consists of a gneissic basement overlain by a sequence of schist and marble alternations, characterized by granite intrusion. The analysis and interpretation of the geographical and geomorphological is conducted within a GIS environment by applying both automated and semi-automated techniques. The pre-processing stage includes data gathering, validation, georeferencing and generalisation. A high-resolution DEM of Ikaria island is the main input data for the whole process. The geoprocessing stage consists of the computation of all topographic parameters (slope, aspect, roughness, etc) and objects (hydrographic network, watersheds, etc.). Within the final stage (analysis), the TPI based landform classification is computed and related to geological data for further interpretation. Additionally, the geomorphological map of Ikaria Island is created based on multiple criteria decision analysis. The results of the automated techniques applied in Ikaria Island indicate a geomorphological model driven by the tectonomagmatic setting of the broader area and the erosional and depositional processes.

Η ραγδαία ανάπτυξη της επιστήμης των Συστημάτων Γεωγραφικών πληροφοριών (ΣΓΠ) δρα ως καταλύτης στη διαμόρφωση της γεωμορφολογικής έρευνας. Η επεξεργασία Υψομετρικών Μοντέλων Εδάφους (ΥΜΕ) και των δευτερογενώς παραγόμενων παραμέτρων και αντικειμένων (κλίσεις, προσανατολισμός κλίσεων, υδρογραφικό δίκτυο, κ.α.) χρησιμοποιούνται συστηματικά τόσο στην ανάλυση όσο και την ταξινόμηση της μορφολογίας του αναγλύφου. Η παρούσα εργασία αποσκοπεί στη γεωμορφομετρική ανάλυση και ταξινόμηση της μορφολογίας της νήσου Ικαρία με χρήση αυτοματοποιημένων τεχνικών ΣΓΠ. Τα δεδομένα συνδυάζονται και συσχετίζονται χωρικά με το γεωλογικό καθεστώς με σκοπό τη μοντελοποίηση της γεωμορφολογικής πληροφορίας μέσω εφαρμογής λογικών κανόνων (πολύ-κριτηριακή ανάλυση).Η νήσος Ικαρία τοποθετείται γεωγραφικά στο ανατολικό τμήμα του Αιγαίου Πελάγους, στη θαλάσσια περιοχή που σχηματίζεται μεταξύ Κυκλάδων και Σάμου. Το νησί παρουσιάζει επίμηκες σχήμα γενικής διεύθυνσης ΝΔ – ΒΑ και καλύπτει έκταση 250 τ.χλμ. Από φυσικογεωγραφικής άποψης, η νήσος Ικαρία χαρακτηρίζεται ως ορεινή με το όρος Αθέρας να κυριαρχεί στο ανατολικό τμήμα και το οροπέδιο Πέζι στο δυτικό. Η πολύπλοκη γεωλογία του νησιού διαμορφώνεται λόγω της γεωτεκτονικής της θέσης ανάμεσα στην Αττικοκυκλαδική Μάζα στα δυτικά και τη Μάζα του Menderes στα ανατολικά. Όσον αφορά τη λιθοστρωματογραφία απαντώνται γνεύσιοι (προ-αλπικό υπόβαθρο), εναλλαγές μαρμάρων και σχιστολίθων (αλπικά), μολασσικές και τεταρτογενείς αποθέσεις καθώς και γρανίτες (μειοκαινική διείσδυση). Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης, η ανάλυση και η ερμηνεία των γεωγραφικών και γεωμορφολογικών δεδομένων της νήσου Ικαρίας λαμβάνει χώρα σε περιβάλλον ΣΓΠ με εφαρμογή αυτοματοποιημένων και ημι-αυτοματοποιημένων τεχνικών. Η προ-επεξεργασία περιλαμβάνει τη συλλογή, αξιολόγηση, γεωαναφορά και γενίκευση των δεδομένων. Κατά το στάδιο της επεξεργασίας υπολογίζονται οι τοπογραφικές παράμετροι και τα αντικείμενα. Ακολούθως, στο στάδιο της ανάλυσης, κατηγοριοποιούνται οι μορφολογικές τάξεις (βάσει του αλγορίθμου TPI) και συσχετίζονται χωρικά ως προς τη γεωλογική πληροφορία. Επιπροσθέτως, δημιουργείται ο γεωμορφολογικός χάρτης του νησιού μέσω αποφάσεων προερχόμενες από πολύ-κριτηριακή ανάλυση. Η ανάλυση και ερμηνεία των δεδομένων αναδεικνύει ένα γεωμορφολογικό μοντέλο που διαμορφώνεται αφενός από το τεκτονομαγματικό καθεστώς που διέπει την ευρύτερη περιοχή των Κυκλάδων και αφετέρου εξωγενείς διεργασίες.