Ανάπτυξη Εκπαιδευτικού Υλικού Δειγματοληψίας Σε Περιβάλλον Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών Αrc Gis 10

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο, την ανάπτυξη εκπαιδευτικού υλικού για την εφαρμογή των δύο κύριων μεθόδων χωρικής δειγματοληψίας ( απλή τυχαία, στρωματοποιημένη ) σε περιβάλλον γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών Arc Gis 10. To υλικό αυτό αποτελείται από χωρικά δεδομένα και αναλυτικές οδηγίες εφαρμογής των δειγματοληπτικών μεθόδων.

Βασικό μέρος κάθε μελέτης είναι η συλλογή στοιχείων που θα επεξεργαστούν, θα αναλυθούν και θα αποδώσουν στο τελικό στάδιο τη χρήσιμη πληροφορία. Τα στοιχεία μπορεί να έχουν προέλευση από αρχειακές καταγραφές ή εργασίες πεδίου που περιλαμβάνουν απογραφές, μετρήσεις, παρατηρήσεις και δειγματοληψίες.

Συχνά η δυνατότητα να συλλέξουμε χαρακτηριστικά από το σύνολο των στοιχείων ( πληθυσμού ) που μας ενδιαφέρoυν καθίσταται δύσκολο έως αδύνατο. Όμως με την τεχνική της δειγματοληψίας καθίσταται δυνατό συλλέγοντας χαρακτηριστικά από ένα πεπερασμένο σύνολο στοιχείων ( τμήμα πληθυσμού ) και εξάγοντας συμπεράσματα για τα χαρακτηριστικά του συνόλου στοιχείων με χρήση ορισμένων ορίων αβεβαιότητας.

Κύριος σκοπός της εργασίας είναι η παρουσίαση και η εφαρμογή των δύο δειγματοληψιών σε ένα χάρτη χρήσεων γης, ώστε λαμβάνοντας δείγματα με τις διάφορες μεθόδους να εκτιμηθούν τα ποσοστά των χρήσεων γης του χάρτη. Η εφαρμογή έχει αναπτυχθεί με συνοπτικό και αναλυτικό τρόπο ( κατά βήματα ) με στόχο να είναι εύκολα εφαρμόσιμη από τους φοιτητές. Η διαδικασία εφαρμογής δεν απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις στα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών αλλά έχει ως σκοπό να φέρει τους φοιτητές αρχικά σε μια πρώτη επαφή με κάποιες βασικές έννοιες των Γ.Σ.Π..

Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αρχικά μια αναφορά στη διδακτική της Γεωγραφίας από τα παλαιότερα χρόνια μέχρι σήμερα, όπου οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές έχουν γίνει ένα αναπόσπαστο κομμάτι στη διδασκαλία και εκμάθησή της. Ακολουθεί μια εκτενής αναφορά για τη χρήση των Γ.Σ.Π. στα μαθήματα της Γεωγραφίας και σημειώνονται όλα εκείνα που μπορεί να προσφέρει η χρήση τους στην εκπαίδευση γενικότερα.

Στο δεύτερο κεφάλαιο της εργασίας αναπτύσσονται αρχικά οι βασικές έννοιες της δειγματοληψίας και της επαγωγικής στατιστικής, δεύτερον αναλύονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που παρουσιάζονται από τη χρήση δειγμάτων έναντι της καθολικής απογραφικής μεθόδου και τελικά αναφέρονται οι κυριότερες χωρικές δειγματοληπτικές μέθοδοι, τα πλεονεκτήματα – μειονεκτήματά τους, οι τρόποι εφαρμογής τους. Επίσης, αναφέρονται οι σχέσεις που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του μεγέθους του δείγματος συναρτήσει του επιλεγόμενου επιπέδου εμπιστοσύνης και περιθωρίου σφάλματος.

Στο τρίτο κεφάλαιο δίνονται οι ορισμοί, τα χαρακτηριστικά και οι βασικές λειτουργίες των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών.

Στο τέταρτο κεφάλαιο αναπτύσσεται συνοπτικά και αναλυτικά η εφαρμογή των δειγματοληπτικών μεθόδων, ( απλή τυχαία, στρωματοποιημένη δειγματοληψία ) δίνονται στοιχεία για τα θεματικά επίπεδα του χάρτη – υπόβαθρο και παρουσιάζονται οι λειτουργίες των εργαλείων που χρησιμοποιούνται μέσω βασικών εντολών. Για την εκτίμηση του μεγέθους του δείγματος και την εξαγωγή χρήσιμων στατιστικών συμπερασμάτων, χρησιμοποιήθηκε λογιστικό φύλλο Excel έτσι ώστε να έχουμε άμεση δυνατότητα αλλαγής παραμέτρων υπολογισμού του μεγέθους του δείγματος βάσει των απαιτήσεων ακρίβειας.

Η εργασία ολοκληρώνεται με την παράθεση συμπερασμάτων ( γενικών και ειδικών ) που προέκυψαν από την εφαρμογή των δειγματοληπτικών μεθόδων.

The present diplomatic work has αs an object, the development of an educational tool for the application of two main methods of spatial sampling ( simple random point sampling, stratified sampling ) using Geographic Information Systems Arc Gis 10. This material is constituted by spatial data and analytic directives of application of sampling methods.

The main part of each study is the collection of elements which will be processed, analysed and they will provide the useful information in the final stages. The elements can originate from archival recordings or work of field that includes inventories, measurements, observations and samplings. Often the possibility of collecting characteristics from the total of elements ( that is of population ) in which we are interested is rendered difficult if not impossible. However, with the technique of sampling it is rendered possible to collect characteristics from a fraction of population and to draw conclusions for the statistic population within limits that are nevertheless somewhat uncertain.

The main aim of work is the presentation and the application of two samplings in a land use map, using different sampling methods to estimate the rates of land uses. The application has been developed with concise and analytic way ( via steps ) in order to be easily applicable by the students. The process of application does not require specialized knowledge in the systems of geographic information but has the aim to bring the students initially in contact with certain basic significances of G.I.S..

Ιn the first Chapter initially a report is presented regarding the didactics of Geography from earlier years up to present, where computers have become an integral part of teaching and learning Geography. Following this, thorough reference is made to the use of G.I.S. in all courses pertaining to Geography and all benefits G.I.S. has to offer in Geography related courses in general.

The second chapter of the work develops firstly the basic concepts of sampling and inferential statistics, secondly the advantages and the disadvantages of sampling towards board census methodology and finally it mentions the main spatial sampling methods, their advantages – disadvantages and their application methods. The relations that are used for the calculation of the size of the sample in relation to the chosen confidence level and error are also presented.

In the third chapter terms, the characteristics, and the basic operations of geographic information systems are given.

In the fourth chapter the application of sampling methods (simple random point sampling, stratified sampling ) is developed concisely and analytically elements for the thematic levels of map – background are given and the operations of tools that are used via basic commands are presented. For the estimate size of sample and the export of useful statistical conclusions, accountant leaf Excel was used thus enabling us to change parameters of calculation of sample based on the requirements of precision set.

The work is completed by the display of general and special conclusions on the sampling applications.