Cultural landscapes and behavioral transformations:An agent-based model for the simulation and discussion of alternative landscape futures in East Lesvos, Greece

Agricultural intensification and abandonment have been identified as two of the more prominent and polarizing drivers of landscape change in Europe. These transitions may induce deterioration in landscape functioning and character, particularly in cultural landscapes demonstrative of evolving human-environment dynamics that have sustained environmental benefits through time. Cultural and behavioral motives are important root influences to such landscape transitions, yet efforts to address landscape degradation are often hampered by a failure to account for the heterogeneous decision-making nature of its agents of change and the inherent complexity of socio-ecological systems. Novel techniques are required to further disentangle responses to multi-level drivers and discuss alternative landscape development trajectories. Agent-based models constructed by means of participatory approaches present increasingly applied tools in this context. This study sought to capture and model the future perspectives emerging from presently occurring farming discourses in the region of Gera (Lesvos, Greece), characterized by persistent abandonment of its traditionally managed olive plantations. We constructed an agent-based model iteratively in collaboration with the local farming community and experts in landscape research. Empirical findings informed the model through the construction of a farmer typology, revealing a heavy reliance of the farming community upon sectorial profitability, prevalent cultural farming motives and emerging landscape initiatives. The model examined the de-coupled role of agricultural profitability and landscapes initiatives in shaping the behavior of land managers, mapping alternative landscape futures over a period of 25 years. Model results illustrate both increased profitability and action by landscape initiatives are required to reverse abandonment trends within the simulated time frame. The hypothesized ability of landscape initiatives to maintain and promote a cultural drive amongst adhering farmers is crucial for securing behavioral transformations towards professionalism. This study confirmed agent-based modelling to be intuitively received by stakeholders who significantly contributed to model structure refinement and the rejection of a status quo scenario

Μοντελοποίηση σε πολλαπλές κλίμακες των αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης με χρήση γεωπληροφορικής και προσομοίωση εναλλακτικών σεναρίων

The aim of the dissertation is to explore and understand the system of land use/land cover (LULC) changes in multiple scales by decoding the factors that affect it. An integrated methodological framework that i) takes into account the multiple scales involved in the LULC change system, ii) provides information on very high thematic analysis, iii) detects changes in LULC in a sufficient temporal resolution (iv) takes into account a wide range of factors affecting LULC; and (v) provides results that are subject to sensitivity analysis, is described.The integrated approach involves semi-automated training for LULC classification and very high thematic resolution. The first step is to detect and quantify the historical LULC changes employing satellite data and geoinformatics. The changes are mapped and quantified using cross classification techniques. Next, the changes are combined with various spatial determinants derived for multiple sources and expressed in multiple scales, in order to generate transition probability surfaces. The alternative scenarios represent t different stages of economic growth. Scenarios are projected by implementing a spatially explicit Cellular Automata (CA) model. Finally, the resulting maps, are subject to a multiple resolution sensitivity analysis.Σκοπός της διατριβής είναι να διερευνήσει να αποτυπώσει και να κατανοήσει το σύστημα αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης σε διάφορες κλίμακες αποκωδικοποιώντας τους παράγοντες που επιδρούν σε αυτό. Περιγράφεται ένα ολοκληρωμένο μεθοδολογικό πλαίσιο το οποίο i) λαμβάνει υπόψη τις πολλαπλές κλίμακες που εμπλέκονται στο σύστημα αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης, ii) παρέχει πληροφορίες σε πολύ υψηλή θεματική ανάλυση, iii) ανιχνεύει τις αλλαγές κάλυψης/χρήσης γης σε χρονική ανάλυση που επιτρέπει την ταυτοποίηση άνισων αλλαγών κατά την περίοδο μελέτης, iv) λαμβάνει υπόψη ένα ευρύ φάσμα παραγόντων αλλαγών κάλυψης/χρήσης, και ν) παρέχει αποτελέσματα που υπόκεινται σε ανάλυση ευαισθησίας.Η ολοκληρωμένη προσέγγιση περιλαμβάνει, ημι-αυτόματη ταξινόμηση κάλυψη χρήσης γης σε πολύ υψηλή θεματική ανάλυση. Η ανίχνευση και ποσοτικοποίηση των διαχρονικών αλλαγών επιτρέπει την γεωγραφική και χρονική αποτύπωση τους και εν συνεχεία στην συσχέτισή τους με παράγοντες υποκίνησης οι οποίοι προέρχονται από πολλαπλές πηγές και είναι ετερογενείς (πολλαπλές κλίμακες ανάλυσης, χωρική διακριτική ικανότητα). Από την μοντελοποίηση της σχέσης αλλαγών και παραγόντων υποκίνησης προέκυψαν οι επιφάνειες πιθανοτήτων αλλαγών. Τα αποτελέσματα ενσωματώθηκαν σε ένα χωρικό μοντέλο Cellular Automata και οι αλλαγές προσομοιώθηκαν με βάση εναλλακτικά σενάρια τα οποία αναπαριστούν διαφορετικές φάσεις οικονομικής ανάπτυξης. Τέλος εφαρμόστηκε ανάλυση ευαισθησίας των αποτελεσμάτων ως προς τη χωρική διακριτική ικανότητα των εισροών του μοντέλου