Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την προσομοίωση του πρωτοκόλλου Mobile Internet Protocol version 4 (MIPv4), το οποίο έχει προταθεί για τη διαχείριση της κινητικότητας των χρηστών, έχοντας ως στόχο τη διατήρηση των ενεργών συνδέσεών τους. Το βασικό πλεονέκτημα του πρωτοκόλλου MIPv4 αναφέρεται στη διατήρηση των διεπαφών του πρωτοκόλλου με ανώτερα υποστρώματα, όπως το Transmission Control Protocol – TCP, τα οποία ενεργούν με βάση μία σταθερή ΙΡ διεύθυνση, ενώ παράλληλα παρέχουν αδιάλειπτες υπηρεσίες, ανεξάρτητα από τη θέση του τελικού χρήστη. Ωστόσο, το πρωτόκολλο MIPv4 παρουσιάζει κάποια σημαντικά μειονεκτήματα, όπως η τριγωνική δρομολόγηση και η ενθυλάκωση πακέτου, σε περιπτώσεις υποστήριξης υπηρεσιών πραγματικού χρόνου, όπως το Voice over IP – VoIP. Αυτές οι διεργασίες έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση αυξημένης συνολικής καθυστέρησης, διεύρυνσης της διακύμανσης της καθυστέρησης (jitter) και εμφάνισης επιπλέοντος επίβαρου στο δίκτυο, κυρίως λόγω των ενθυλακωμένων πακέτων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, η προσομοίωση του πρωτοκόλλου MIPv4 στοχεύει στην μελέτη της επίδρασης αυτών των παραμέτρων, ώστε να γίνουν κατανοητοί οι μηχανισμοί υποστήριξης της κινητικότητας των χρηστών, οι οποίοι χρησιμοποιούν εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Η υλοποίηση της προσομοίωσης του πρωτοκόλλου πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού προσομοίωσης ΟΡΝΕΤ, το οποίο παρέχει στο χρήστη τη δυνατότητα της ολοκληρωμένης μελέτης πρωτοκόλλων δικτύου, και την πολύπλευρη διερεύνηση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. / In this diploma thesis, the simulation of the Mobile Internet Protocol version 4 (MIPv4) is presented and analyzed. The MIPv4 has been developed in order to deal with the user mobility problem, by targeting on the continuity of the active connections. The main advantage of the MIPv4 is the provision of uninterrupted applications, while taking into account that upper layer protocols, such as the Transmission Control Protocol (TCP) consider a single (and constant) IP address throughout the connection duration. However, the MIPv4 has a number of disadvantages, such as the triangular routing and the packet encapsulation that limits the performance of the protocol in cases where mobile users activate real-time applications. The degradation of the protocol’s performance is realized through the increase of the end-to-end delay, the enhanced delay jitter and the higher network overload, mainly due to the packet encapsulation. This diploma thesis targets on the study of the effect of these parameters through simulation, in order to provide an insight of the mechanisms that support the user mobility when real-time applications are activated. The simulation environment is developed by using the OPNET simulation tool, which provides a comprehensive implementation of all network layers and offers a versatile investigation of simulation results.

Η παρούσα διπλωματική διατριβή εντάσσεται ερευνητικά στην περιοχή της Υπολογιστικής Στατιστικής, καθώς ασχολούμαστε με τη μελέτη μεθόδων προσομοίωσης από κάποια κατανομή π (κατανομή στόχο) και τον υπολογισμό σύνθετων ολοκληρωμάτων. Σε πολλά πραγματικά προβλήματα, όπου η μορφή της π είναι ιδιαίτερα πολύπλοκή ή/και η διάσταση του χώρου καταστάσεων μεγάλη, η προσομοίωση από την π δεν μπορεί να γίνει με απλές τεχνικές καθώς επίσης και ο υπολογισμός των ολοκληρωμάτων είναι πάρα πολύ δύσκολο αν όχι αδύνατο να γίνει αναλυτικά. Γι’ αυτό, καταφεύγουμε σε τεχνικές Monte Carlo (MC) και Markov Chain Monte Carlo (MCMC), οι οποίες προσομοιώνουν τιμές τυχαίων μεταβλητών και εκτιμούν τα ολοκληρώματα μέσω κατάλληλων συναρτήσεων των προσομοιωμένων τιμών. Οι τεχνικές MC παράγουν ανεξάρτητες παρατηρήσεις είτε απ’ ευθείας από την κατανομή-στόχο π είτε από κάποια διαφορετική κατανομή-πρότασης g. Οι τεχνικές MCMC προσομοιώνουν αλυσίδες Markov με στάσιμη κατανομή την και επομένως οι παρατηρήσεις είναι εξαρτημένες. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας θα ασχοληθούμε κυρίως με τον αλγόριθμο Metropolis-Hastings που είναι ένας από τους σημαντικότερους, αν όχι ο σημαντικότερος, MCMC αλγόριθμους. Πιο συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μια σύντομη αναφορά σε γνωστές τεχνικές MC, όπως η μέθοδος Αποδοχής-Απόρριψης, η μέθοδος Αντιστροφής και η μέθοδος Δειγματοληψίας σπουδαιότητας καθώς επίσης και σε τεχνικές MCMC, όπως ο αλγόριθμός Metropolis-Hastings, o Δειγματολήπτης Gibbs και η μέθοδος Metropolis Within Gibbs. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται αναλυτική αναφορά στον αλγόριθμο Metropolis-Hastings. Αρχικά, παραθέτουμε μια σύντομη ιστορική αναδρομή και στη συνέχεια δίνουμε μια αναλυτική περιγραφή του. Παρουσιάζουμε κάποιες ειδικές μορφές τού καθώς και τις βασικές ιδιότητες που τον χαρακτηρίζουν. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την παρουσίαση κάποιων εφαρμογών σε προσομοιωμένα καθώς και σε πραγματικά δεδομένα. Το τέταρτο κεφάλαιο ασχολείται με μεθόδους εκτίμησης της διασποράς του εργοδικού μέσου ο οποίος προκύπτει από τις MCMC τεχνικές. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στις μεθόδους Batch means και Spectral Variance Estimators. Τέλος, το Κεφάλαιο 5 ασχολείται με την εύρεση μιας κατάλληλης κατανομή πρότασης για τον αλγόριθμό Metropolis-Hastings. Παρόλο που ο αλγόριθμος Metropolis-Hastings μπορεί να συγκλίνει για οποιαδήποτε κατανομή πρότασης αρκεί να ικανοποιεί κάποιες βασικές υποθέσεις, είναι γνωστό ότι μία κατάλληλη επιλογή της κατανομής πρότασης βελτιώνει τη σύγκλιση του αλγόριθμου. Ο προσδιορισμός της βέλτιστής κατανομής πρότασης για μια συγκεκριμένη κατανομή στόχο είναι ένα πολύ σημαντικό αλλά εξίσου δύσκολο πρόβλημα. Το πρόβλημα αυτό έχει προσεγγιστεί με πολύ απλοϊκές τεχνικές (trial-and-error τεχνικές) αλλά και με adaptive αλγόριθμούς που βρίσκουν μια "καλή" κατανομή πρότασης αυτόματα. / This thesis is part of research in Computational Statistics, as we deal with the study of methods of modeling some distribution π (target distribution) and calculate complex integrals. In many real problems, where the form of π is very complex and / or the size of large state space, simulation of π can not be done with simple techniques as well as the calculation of the integrals is very difficult if not impossible to done analytically. So we resort to techniques Monte Carlo (MC) and Markov Chain Monte Carlo (MCMC), which simulate values ​​of random variables and estimate the integrals by appropriate functions of the simulated values. These techniques produce MC independent observations either directly from the distribution n target or a different distribution motion-g. MCMC techniques simulate Markov chains with stationary distribution and therefore the observations are dependent. As part of this work we will deal mainly with the Metropolis-Hastings algorithm is one of the greatest, if not the most important, MCMC algorithms. More specifically, in Chapter 2 is a brief reference to known techniques MC, such as Acceptance-Rejection method, the inversion method and importance sampling methods as well as techniques MCMC, as the algorithm Metropolis-Hastings, o Gibbs sampler and method Metropolis Within Gibbs. Chapter 3 is a detailed report on the algorithm Metropolis-Hastings. First, we present a brief history and then give a detailed description. Present some specific forms as well as the basic properties that characterize them. The chapter concludes with a presentation of some applications on simulated and real data. The fourth chapter deals with methods for estimating the dispersion of ergodic average, derived from the MCMC techniques. Particular reference is made to methods Batch means and Spectral Variance Estimators. Finally, Chapter 5 deals with finding a suitable proposal for the allocation algorithm Metropolis-Hastings. Although the Metropolis-Hastings algorithm can converge on any distribution motion sufficient to satisfy some basic assumptions, it is known that an appropriate selection of the distribution proposal improves the convergence of the algorithm. Determining the optimal allocation proposal for a specific distribution target is a very important but equally difficult problem. This problem has been approached in a very simplistic techniques (trial-and-error techniques) but also with adaptive algorithms that find a "good" allocation proposal automatically.

Το έγγραφο είναι μια έρευνα του υποσυστήματος πολυμέσων διαδικτυακού πρωτοκόλλου και μια υλοποιήση ενός περιβάλλοντος προσομοίωσης, γνωστό ως testbed, που βασίζεται σε αυτό το πρωτόκολλο. Στην αρχή γίνεται μια εισαγωγή στην έννοια του IMS. Στο δεύτερο κεφάλαιο, περιγράφουμε τη γενική αρχιτεκτονική του IMS. Στο τρίτο κεφάλαιο, υπάρχει αναφορά στο επίπεδο σηματοδοσίας και όλα τα στοιχεία του. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφουμε τις υπηρεσίες που παρέχει το IMS και την αρχιτεκτονική του Open IMS Core που αποτελεί το περιβάλλον προσομοίωσής μας. Τέλος, αναλύουμε τα βήματα με σκοπό να εγκαταστήσουμε τον Open IMS Core ρησιμοποιώντας το λειτουργικό σύστημα Linux. / The script is a research of the Internet Protocol Multimedia Subsystem (IMS) and an implementation of a simulation environment, known as testbed and based on this protocol. In the beginning, there is an introduction to the meaning of IMS.In chapter two, we describe the general architecture of IMS. In chapter three, there is a reference to the signalling level and all of its elements. In chapter four we describe the services that IMS provides and the architecture of the Open IMS Core which is our simulation environment. Finally, we analyse the steps in order to install Open Ims Core using Linux operating system.

Η προσομοίωση της συμπίεσης του μαστού κατά την διάρκεια της μαστογραφίας πραγματοποιείται σήμερα με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (FEM), η οποία επιβάλει την χρήση ενός μικρού αριθμού κόμβων, λόγω της μεγάλης υπολογιστικής ισχύς που απαιτεί, οδηγώντας σε χαμηλή ανάλυση της εικόνας του συμπιεσμένου μαστού. Επιπρόσθετα, η ανάγκη για την δημιουργία ενός πλέγματος του υπο συμπίεση όγκου, αποτελεί μία πολύπλοκη και μονότονη διαδικασία που δεν έχει αυτοματοποιηθεί πλήρως μέχρι σήμερα. Στη εργασία αυτή έχει αναπτυχθεί μια νέα μέθοδος για την προσομοίωση της συμπίεσης κατά την διάρκεια της μαστογραφίας, η οποία μπορεί να συμπιέσει ένα εικονικό ομοίωμα μαστού (Breast Phantom) υψηλής ανάλυσης με οποιαδήποτε γεωμετρική δομή και σύνθεση. Κύριος στόχος δεν αποτέλεσε η ακριβής μοντελοποίηση της δομής και συμπεριφοράς των ανθρώπινων ιστών, αλλά η απόκτηση ρεαλιστικών αποτελεσμάτων συμπίεσης μαστού με στόχο μια ακριβέστερη προσομοίωση μαστογραφίας. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε βασίζεται σε ένα μοντέλο γραμμικών ελατηρίων και χρησιμοποιεί μια επαναληπτική τυχαία διαδικασία για την επίτευξη της ισορροπίας όλων των διακεκριμένων σημείων του όγκου(κόμβων). Τα στοιχεία του μοντέλου απαρτίζονται από 27 κόμβους, έχοντας 1 κόμβο ως κεντρικό και 26 ως γείτονες. Επιπλέον τα γειτονικά στοιχεία μοιράζονται κοινούς κόμβους και συνεπώς αλληλεπικαλύπτονται. Το πολύ σπουδαίο ζήτημα της διατήρησης του όγκου, επιλύθηκε με την χρήση ελατηρίων μεταβλητού μήκους ισορροπίας τα οποία ανάλογα με την εφαρμοσμένη συμπίεση σε κάθε στοιχείο συστέλλονται ή διαστέλλονται με στόχο την διατήρηση του όγκου κάθε στοιχείου. Τέλος δεν απαιτείται η δημιουργία ενός πλέγματος στον χώρο διότι το μοντέλο βασίζεται στα διακεκριμένα σημεία του breast phantom (voxel-based). Η εφαρμογή αυτής της μεθόδου έκανε εφικτό τον υπολογισμό των νέων θέσεων ισορροπίας 500.000 κόμβων ενός Breast Phantom που δέχθηκε 50% συμπίεση και περιείχε λιπώδη ιστό, δομές αδένων και ανωμαλίες (ασβεστώματα), με μέση απόκλιση μικρότερη από 0.1 χιλιοστά. Η αντιστρεψιμότητα του αλγόριθμου καθώς και η ακρίβεια του εκτιμητή απόκλισης επιβεβαιώθηκαν με την βοήθεια μια «αντίστροφης προσομοίωσης» κατά την διάρκεια της οποίας ένας συμπιεσμένος μαστός αποσυμπιέστηκε πλήρως για να επιστρέψει στην αρχική ασυμπίεστη μορφή του. Η διαδικασία τόσο για την συμπίεση όσο και για την αποσυμπίεση διήρκεσε περίπου 12 ώρες η κάθε μία, σε ένα σύστημα WinXp PC 2.4 GHz. Ο κώδικας του αλγόριθμου είναι γραμμένος σε γλώσσα Java. Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι είναι εφικτό να προσομοιωθεί η συμπίεση ενός Breast phantom ανάλυσης 512x512x512 ,απεριόριστου αριθμού ιστών και γεωμετρικών δομών, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υψηλής ανάλυσης προσομοίωση μαστογραφίας. / Breast compression during Mammography is currently being simulated using FEM analysis, which due to its computational greed, forces the use of a relatively small number of nodes leading to a low resolution image of the compressed breast. Moreover the mesh generation of the volume under compression is a tedious and complex task which demands user interaction. In the current work a novel method for simulating compression during mammography which uses a high resolution 3D Breast Phantom with any geometrical structure and contents has been developed. This work was not focused on producing a precise model of the structure and behavior of human tissues, but on achieving realistic results of breast compression during mammography, and therefore contributing to a more accurate mammography simulation. This method is based on a linear spring model and uses a repetitive random process to reach the equilibrium position for all the discrete points in the volume (nodes). The elements of the model consist of 27 nodes each, 1 center node and 26 neighbor nodes. Moreover neighbor elements share common nodes, and therefore overlap each other. The very critical issue of volume preservation was resolved by the introduction of variable equilibrium length springs which, depending on the compression applied on each element, expand or contract in order for the volume of each element to be preserved. Finally, user interaction is minimized by dismissing the tedious and time consuming need for a mesh generation and using a fully automated voxel based model instead. Applying this method it was made possible to compute the new position of each of the 500.000 nodes of a Breast Phantom subjected to 50% compression, which was composed of fatty tissue, gland and various abnormalities, with an average deviation less than 0.1 mm. The reversibility of the algorithm as well as the validity of the deviation estimator were verified by the means of a “reverse simulation” during which the compressed breast phantom was perfectly decompressed to its initial uncompressed state. The entire process both for compression and decompression took approximately 12 hours each on a WinXp PC 2.4 GHz. The source code is written in Java language. The results show that it is possible to obtain a 512x512x512 compressed 3D Breast Phantom with unlimited number of different tissues and structures which can be used in high resolution mammography simulation.

Το παρόν έγγραφο παρέχει οδηγίες για την χρήση του MASIFIRE - ένός λογισμικού για την προσομοίωση των πυρκαγιών σε δασικό και αστικό περιβάλλον με βάση ένα χάρτη. Το λογισμικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση μιας πυρκαγιάς που διαδίδεται επιφανειακά ή μέσω της βλάστηση θόλων ή τη διάδοση της πυρκαγιάς από το δάσος στα κτήρια. Στο μοντέλο εισάγουμε τον τύπο καυσίμου, στοιχεία για τον αέρα, την υγρασία και της μορφής της έκτασης. Τα αποτελέσματα περιλαμβάνουν την εξάπλωση της πυρκαγιάς, το συνολικό ποσοστό απελευθέρωσης θερμότητας, την παραγωγή τοξικών ειδών και την περιοχή «αναγκαίας εκκένωσης» για τους ανθρώπους. Ο αλγόριθμος πυρκαγιάς είναι βασισμένος στο μοντέλο BEHAVE. / This document provides the technical background and user's guide for MASIFIRE – a software for Map based Simulation of Fires in ForestUrban Environment. The software can be used for the simulation of fire spread in forests with surface and canopy vegetation, and the spreading of fire from the forest to buildings. The model includes the effects of fuel type, wind, moisture and the shape of the terrain. Model results include the fire spread, total heat release rate, production of toxic species and necessaryevacuation area for people. The fire spread algorithm is based on the BEHAVE model.

-- / --

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής υπήρξε αφενός η μελέτη και η αξιολόγηση των υπαρχόντων τεχνικών και αφετέρου ο σχεδιασμός, η υλοποίηση και η αποτίμηση νέων τεχνικών και μηχανικών για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος με τη βέλτιστη αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων. / The objective of this dissertation was on the one hand the study and analysis of existing techniques and algorithms for large-scale DVEs and on the other hand the design, implementation and assessment of new techniques, methods and algorithms that can ensure the quality of the provided services and the efficient operation of the system. The algorithms and techniques developed were analysed and evaluated through extensive experiments both for identifying possible weaknesses and for highlighting the applications that can achieve optimum results. More specifically, two approaches have been designed and developed. The first approach is related to the design and development of a partitioning algorithm, that, in contrary to existing approaches, exploits the special characteristic of the virtual world and the impact those characteristics have on users’ behavior in order to predict the needs of the environment, in terms of resources, before they are required. The second approach is related to the design and development of a dynamic management approach that exploits the dynamic nature of DVEs in order to perform load balancing and to ensure performance optimization. During the elaboration of this dissertation, we found out that one of the basic problems when designing and implementing algorithms, methods and techniques for large-scale DVEs is the way that their efficiency could be examined. In most of the cases, the evaluation is based on theoretical models, which often fail to meet the circumstances and situations met in real DVEs. In particular, for supporting largescale DVEs, extended infrastructure is needed in terms of both hardware and software. Due to the fact that both researchers and application designers do not always have access to such extended infrastructure, the assessment and evaluation of developed techniques are extremely difficult. In most of the cases, both application designers and researchers adopt specialized methods for evaluating different techniques, while in other cases simulation tools have been developed from scratch. However, given the fact that the design and implementation is application or technique-specific, the reusability of these tools for different architectures and algorithms is not always successful. To this direction and for overcoming this important limitation, a simulation modeling framework for assessing DVEs performance was designed and implemented. The framework takes into account a number of both generic and special-cause parameters, which can be set on demand by the DVE designers and stake-holders and it is based on transforming system requirements to the concepts of operational management.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει τις πιθανές εφαρμογές των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) στο επιστημονικό πεδίο της περιβαλλοντικής υδρογεωλογίας. Ως περιοχή έρευνας για την εφαρμογή των μεθόδων αυτών οριοθετείται το ΒΑ τμήμα του νομού Κορινθίας που περιλαμβάνει της λεκάνες απορροής Ξεριά, Ράχιανης, Ζαπάντη και Ασωπού. Η γεωλογική δομή της ευρύτερης περιοχής έρευνας περιλαμβάνει σχηματισμούς τόσο του Προνεογενούς υποβάθρου όσο και μεταλπικούς χερσαίους, λιμνοθαλάσσιους και θαλάσσιους σχηματισμούς. Το κυρίαρχο από γεωμορφολογικής και γεωτεκτονικής άποψης στοιχείο στην ευρύτερη περιοχή έρευνας αποτελεί ο Κορινθιακός κόλπος ο οποίος είναι ένα ευρύ τεκτονικό βύθισμα με υψηλούς ρυθμούς απομάκρυνσης, μεταξύ των δυο τεμαχών, της Πελοποννήσου και της στερεάς Ελλάδας, αποτέλεσμα της εφελκυστικής τεκτονικής που επέδρασε και συνεχίζει να επιδρά στην ευρύτερη περιοχή μετά το τέλος των αλπικών πτυχώσεων κατά το Μέσο Μειόκαινο. Το προνεογενές υπόβαθρο της περιοχής έρευνας δομείτε από τις γεωτεκτονικές ζώνες της Υποπελαγονικής, της ζώνης Γαβρόβου-Τριπόλεως και της ζώνης Πίνδου οι οποίες εμφανίζονται σε μικρά τμήματα στο ΝΑ και ΝΔ άκρο της περιοχής έρευνας. Τα ιζήματα του Τεταρτογενούς αποτελούνται από ποταμοχερσαία αλουβιακά ριπίδια και παράκτια λιμνοθαλάσσια κροκαλοπαγή στα νότια, λιμνοθαλάσσια δελταϊκά κροκαλοπαγή τύπου Gilbert και λιμνοθαλάσσιες μάργες στο κέντρο και τέλος λιμνοθαλάσσιες μάργες και θαλάσσιες αναβαθμίδες από μάργες, ψαμμίτες και κροκαλοπαγή στο βορειότερο παράκτιο τμήμα. Η νεοτεκτονική της περιοχής έρευνας χαρακτηρίζεται από τις έντονες εφελκυστικές τάσεις που είναι υπεύθυνες για την δημιουργία της Κορινθιακής τάφρου και των πολυάριθμων κανονικών και πλαγιοκανονικών ρηγμάτων παράλληλα και κάθετα προς τον άξονα της τάφρου. Μεγάλο ποσοστό των ρηγμάτων αυτών είναι ενεργά και υπεύθυνα για την γένεση σεισμών μεσαίου και μεγάλου μεγέθους κατά τους ιστορικούς χρόνους. Το ανάγλυφο της περιοχής έρευνας χαρακτηρίζεται από τρεις μεγάλες πεδινές ενότητες, την παράκτια περιοχή μεταξύ Κορίνθου και Κιάτου γνωστή και ως κάμπος της Βόχας, την περιοχή Αγίου Βασιλείου – Σπαθοβουνίου και την πεδινή περιοχή Νεμέας. Το υπόλοιπο της περιοχής έρευνας μπορεί να χαρακτηρισθεί ως λοφώδες-ημιορεινό με μέτριες κλίσεις πρανών και ομαλές απολήξεις κορυφογραμμών με εξαίρεση το ΝΔ και ΝΑ άκρο της περιοχής όπου η επικράτηση των ανθρακικών σχηματισμών του προνεογενούς υποβάθρου δημιουργεί ορεινό ανάγλυφο με μεγάλες κλίσεις πρανών βαθιές χαραδρώσεις και οξύληκτες κορυφογραμμές. Η μορφομετρική ανάλυση καταδεικνύει ότι οι λεκάνες της περιοχής έρευνας αναμένεται να παρουσιάζουν υδρογραφήματα «βραδείας απορροής» και χαμηλό δυναμικό εκδήλωσης πλημμυρών. Οι λεκάνες των Ζαπάντη, Ελλισώνα και Σέλιανδρου είναι αυτές που ο συνδυασμός μορφομετρικών χαρακτηριστικών καθιστούν πιο επιδεκτικές στην εκδήλωση «ταχείας απορροής» και «αστραπιαίων» πλημμυρικών επεισοδίων. Από υδρογεωλογικής άποψης στην περιοχή αναπτύσσονται μια σειρά από υδροφόρα συστήματα καθώς και πρακτικά στεγανοί σχηματισμοί. Για την διερεύνηση της κίνησης του υπόγειου νερού στα υδροφόρα συστήματα αυτά εφαρμόστηκαν έξι διαφορετικές μέθοδοι χωρικής παρεμβολής και διαπιστώθηκε πώς η επιλογή μεθόδου, επηρεάζει καθοριστικά το τελικό αποτέλεσμα. Τα κριτήρια για την αξιολόγηση κάθε μεθόδου ήταν αφενός το κατά πόσο η επιφάνεια που προκύπτει δεν αλλοιώνει τις φυσικές ιδιότητες που πρέπει να έχει μια πιεζομετρική επιφάνεια (μικρές υδραυλικές κλίσεις, συμφωνία με την τοπογραφία κ.τ.λ.) και αφετέρου μια σειρά από στατιστικούς δείκτες σφάλματος που εκφράζουν ποσοτικά την συμφωνία της παραγόμενης επιφάνειας με τις υφιστάμενες τιμές στα σημεία μέτρησης. Συνδυάζοντας τις ανωτέρω παρατηρήσεις καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι, η πλέον ενδεικνυόμενη μέθοδος για την δημιουργία κατανομής στάθμης με την διαδικασία της χωρικής παρεμβολής, για περιπτώσεις ευρύτερων περιοχών με εναλλαγές υδροφόρων και πρακτικά μη υδροφόρων σχηματισμών και γενικά ανομοιογένεια στα υδραυλικά χαρακτηριστικά είναι η μέθοδος Ordinary Cokriging με απομάκρυνση των τάσεων (trend remove). Σχετικά με την υπερετήσια μεταβολή της στάθμης του υπόγειου νερού, όπως προκύπτει από την σύγκριση των επιφανειών στάθμης μεταξύ των περιόδων 5/2003 και 10/2004 στους προσχωματικούς υδροφόρους, εκτός του παράκτιου τμήματος του υδροφόρου της Βόχας, παρατηρούμε μια άνοδο του επιπέδου στάθμης που κυμαίνεται από 1 έως και 10 μέτρα ενώ στους υδροφόρους των κροκαλοπαγών αλλά και του υπό πίεση ορίζοντα που αναπτύσσεται εντός του σχηματισμού των μαργών παρατηρούμε μια μικρή πτώση που κυμαίνεται από 1 έως και 10 μέτρα. Η διαφοροποίηση αυτή μπορεί να αποδοθεί στο ότι οι αβαθείς προσχωματικοί υδροφόροι έχουν ταχύτερη επαναπλήρωση σε σχέση με τους βαθύτερους ελεύθερους ή υπό πίεση ορίζοντες και επηρεάζονται από το υδρολογικό ισοζύγιο μόνο του τρέχοντος υδρολογικού έτους ενώ οι βαθύτεροι υδροφόροι ορίζοντες επηρεάζονται από παραπάνω από ένα υδρολογικά έτη. Η αντίστοιχη εικόνα για τις περιόδους 10/2004 και 10/2005 είναι σχεδόν αντεστραμμένη με την άνοδο της στάθμης να παρατηρείται τόσο στους βαθύτερους υδροφόρους όσο και στο παράκτιο τμήμα του προσχωματικού υδροφόρου της Βόχας, ενώ πτώση στάθμης παρατηρείται στους υπόλοιπους προσχωματικούς υδροφόρους. Η επανάληψη της διαφοροποίησης μεταξύ προσχωματικών και βαθύτερων υδροφόρων ενισχύει την άποψη ότι επηρεάζονται με διαφορετική χρονική υστέρηση από το υδρολογικό ισοζύγιο. Με βάση κυρίως την υδρολιθολογική κατάταξη των σχηματισμών αλλά και την χωρική τους κατανομή όπως αποτυπώνεται στον υδρογεωλογικό χάρτη αλλά επιπρόσθετα με βάση πληροφορίες από τις τομές των γεωτρήσεων που απογράφτηκαν αλλά και από την κατανομή της στάθμης του υπόγειου νερού καταλήγουμε στην οριοθέτηση των υδρογεωλογικών ενοτήτων για την περιοχή έρευνας. Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα στοιχεία οριοθετούνται πέντε κοκκώδη υδροφόρα συστήματα, και δύο καρστικά υδροφόρα συστήματα στα νότια όρια της περιοχής έρευνας. Και τα δύο καρστικά υδροφόρα συστήματα αναπτύσσονται τμηματικά στην περιοχή έρευνας με το μεγαλύτερο τμήμα τους να βρίσκεται εκτός περιοχής. Για το λόγο αυτό δεν ερευνήθηκαν διεξοδικά στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής. Το χαρακτηριστικό που εξετάστηκε σε αυτά τα συστήματα ήταν ο τρόπος με τον οποίο αλληλεπιδρούν με τα υπόλοιπα υδροφόρα συστήματα αλλά και ο τρόπος που επηρεάζουν τα υδρολογικά ισοζύγια των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας. Από τα πέντε κοκκώδη υδροφόρα συστήματα τα τρία (Βόχας, Αγίου Βασιλείου και Νεμέας) αναπτύσσονται εξ ολοκλήρου στην περιοχή έρευνας και περιλαμβάνουν κυρίως αβαθείς προσχωματικούς υδροφόρους οι οποίοι αναπτύσσουν ενιαία ή και επάλληλη υδροφορία με βαθύτερους υδροφόρους ορίζοντες των Πλειο-Πλειστοκαινικών ιζημάτων. Τα υπόλοιπα δύο κοκκώδη συστήματα (Αηδονίων-Πετρίου και Κρυονερίου-Βάλτου) αναπτύσσονται εντός των κροκαλοπαγών του Πλειστοκαίνου (Καλάβρια κροκαλοπαγή) και παρά το γεγονός ότι περιλαμβάνονται τμηματικά στην περιοχή έρευνας ερευνήθηκαν διεξοδικά διότι παίζουν καθοριστικό ρόλο στην υδροοικονομία της περιοχής έρευνας εντός της οποίας εκφορτίζονται μέσω υψηλής δυναμικότητας πηγών επαφής με τις υποκείμενες μάργες του Πλειοκαίνου. Οι αποδοτικότεροι υδροφόροι στην περιοχή έρευνας είναι εκείνοι των κροκαλοπαγών ενώ οι υδροφόροι που αναπτύσσονται στα υδροφόρα συστήματα Βόχας, Νεμέας και Αγίου Βασιλείου-Σπαθοβουνίου παρουσιάζουν κυμαινόμενη απόδοση με γενικά μέσες έως χαμηλές αποδόσεις. Τέλος διαπιστώνεται ότι η υδροφορία που αναπτύσσεται εντός του σχηματισμού των μαργών είναι χαμηλής απόδοσης χωρίς ιδιαίτερη πρακτική σημασία. Η ανάπτυξη των καλλιεργειών στην περιοχή έρευνας επιφέρει σημαντικές πιέσεις στους υδατικούς πόρους τόσο στο ποσοτικό κομμάτι λόγω των αυξημένων αρδευτικών αναγκών όσο και στο ποιοτικό κομμάτι λόγω της διάχυτης μόλυνσης που καταλήγει στους υδατικούς πόρους από τις καλλιεργητικές πρακτικές (λιπάσματα, φυτοφάρμακα). Οι διάφοροι υδροφόροι της περιοχής έρευνας παρουσιάζουν σημαντικές υδροχημικές διαφοροποιήσεις οι οποίες εντοπίζονται τόσο από την κατανομή τους στο διάγραμμα Piper όσο και από τους διάφορους συσχετισμούς μεταξύ των υδροχημικών παραμέτρων όπως για παράδειγμα η σχέση αλκαλικότητας – ασβεστίου, αλκαλικότητας-συγκέντρωσης σπάνιων γαιών και Eh–pH, αλλά και στους στατιστικούς δείκτες υδροχημικών παραμέτρων όπως η αλκαλικότητα, η αγωγιμότητα, τα θειικά και νιτρικά ιόντα και η συγκέντρωση βαρέων μετάλλων. Οι διαφοροποιήσεις αυτές οφείλονται στην διαφορετική σύσταση του σκελετού των υδροφόρων, στην διαφορά του χρόνου παραμονής του υπόγειου νερού εντός των υδροφόρων, των οξειδοαναγωγικών συνθηκών και άλλων παραγόντων οι οποίες βέβαια ομαλοποιούνται στις περιπτώσεις που υφίσταται υδραυλική επικοινωνία μεταξύ των υδροφόρων. Όπως προκύπτει από την μελέτη της κατανομής του pH, όξινες συνθήκες επικρατούν σχεδόν στο σύνολο του παράκτιου προσχωματικού υδροφόρου συστήματος της Βόχας με επίκεντρο τις περιοχές Βέλου και Άσσου-Λεχαίου, ενώ αλκαλικές συνθήκες επικρατούν στα υδροφόρα συστήματα των κροκαλοπαγών αλλά και στην περιοχή Ισθμίων-Εξαμιλλίων-Αρχαίας Κορίνθου στον βαθύτερο υδροφόρο ορίζοντα που αναπτύσσεται στην περιοχή. Αντίστοιχα από την κατανομή του δυναμικού οξειδοαναγωγής προκύπτει ότι οξειδωτικές συνθήκες επικρατούν στο μεγαλύτερο τμήμα της περιοχής έρευνας με εξαίρεση το τμήμα Βραχατίου-Κοκκωνίου-Ευαγγελίστριας στον προσχωματικό υδροφόρο της Βόχας το τμήμα Πάσιου-Λαλιώτη-Σικυώνος καθώς και μεγάλα τμήματα των υδροφόρων που αναπτύσσονται στον σχηματισμό των μαργών. Από την μελέτη των κατανομών των ενώσεων αζώτου στο υπόγειο νερό, διαπιστώνεται μια ευρεία ρύπανση του υπόγειου νερού από νιτρικά ιόντα κυρίως στο παράκτιο υδροφόρο σύστημα της Βόχας με εξαίρεση την περιοχή μεταξύ Βραχατίου-Κοκκωνίου-Νεράτζας αλλά και σε ολόκληρη την ζώνη μεταξύ Εξαμιλίων-Σολωμού-Σπαθοβουνίου-Αγίου Βασιλείου τόσο στους ελεύθερους όσο και στους βαθύτερους υπό πίεση υδροφόρους ορίζοντες. Όπως φαίνεται από την κατανομή των παραμέτρων που σχετίζονται με υφαλμύρινση, επέκταση του μετώπου υφαλμύρινσης φαίνεται να έχουμε στον άξονα μεταξύ Άσσου και Σπαθοβουνίου και μάλιστα σε μεγάλη απόσταση από την ακτογραμμή. Η παρατήρηση αυτή ενισχύεται από το γεγονός ότι γεωτρήσεις μεγάλου βάθους στην περιοχή του Σπαθοβουνίου έχουν εγκαταλειφθεί λόγω υφαλμύρινσης. Αντίστοιχα υποχώρηση του μετώπου υφαλμύρινσης, φαίνεται να έχουμε στην περιοχή Ισθμίων-Εξαμιλλίων. Όπως λοιπόν διαπιστώνουμε, από την ταυτόχρονη παρατήρηση και μελέτη της κατανομής των χλωριόντων, της πιεζομετρίας και των υδροχημικών τύπων του υπόγειου νερού, στην περιοχή έρευνας εντοπίζονται έντονα προβλήματα υφαλμύρινσης, τα οποία αναπτύσσονται κυρίως κατά μήκος άξονα που προαναφέρθηκε. Στην υπόλοιπη παράκτια ζώνη αν και οι συνθήκες άντλησης δεν διαφοροποιούνται έχουμε περιορισμένες ενδείξεις υφαλμύρινσης γεγονός που μπορεί να αποδοθεί τόσο στην καλή τροφοδοσία και επαναπλήρωση των υδροφόρων όσο και στην σχετική ανύψωση του λεπτομερούς σχηματισμού των μαργών ο οποίος λειτουργεί ως φυσικό φράγμα προς την διείσδυση του θαλασσινού νερού. Οι προσχωματικοί υδροφόροι της περιοχής έρευνας παρουσιάζουν την μεγαλύτερη συγκέντρωση βαρέων μετάλλων ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις οι τιμές είναι τόσο υψηλές που παραπέμπουν σε μόλυνση του υδροφόρου από σημειακή πηγές ή σε επίδραση από υδροθερμικά ρευστά. Στο πλαίσιο διερεύνησης των υδρογεωλογικών και υδροχημικών διεργασιών στους υδροφόρους της περιοχής έρευνας, μελετήθηκαν τόσο οι κατανομές των σπάνιων γαιών, όσο και οι μεταβολές των συγκεντρώσεών τους κατά μήκος γραμμών ροής του υπόγειου νερού, σε συνάρτηση με τις μεταβολές των υπόλοιπων υδροχημικών παραμέτρων, όπως οι συγκεντρώσεις των κύριων στοιχείων και οι οξειδοαναγωγικές συνθήκες. Υψηλότερες τιμές σπάνιων γαιών παρουσιάζουν οι υδροφόροι που αναπτύσσονται εντός του σχηματισμού των μαργών και των θαλάσσιων αναβαθμίδων, γεγονός που αποτελεί ένδειξη ότι ουσιαστικά πρόκειται για υδροφόρους σε πλήρη υδραυλική επικοινωνία ή ακόμα και για ένα ενιαίο υδροφόρο τουλάχιστον στην βαθύτερη υπό πίεση υδροφορία. Οι υδροφόροι των κροκαλοπαγών και οι προσχωματικοί υδροφόροι Βόχας και Νεμέας παρουσιάζουν γενικά χαμηλότερες τιμές ενώ στο υδροφόρο σύστημα Αγίου Βασιλείου-Σπαθοβουνίου έχουμε υψηλές γενικά τιμές γεγονός που ομοίως αποτελεί ένδειξη ότι η βαθύτερη υδροφορία του συστήματος αυτού είναι σε υδραυλική επικοινωνία ή αναπτύσσεται εντός των υδροφόρων στρωμάτων που εντοπίζονται στις μάργες του Πλειο-Πλειστοκαίνου. Η αθροιστική συγκέντρωση των σπάνιων γαιών φαίνεται να αυξάνεται με την μείωση του δυναμικού οξειδοαναγωγής όπως επίσης και με την μείωση του pH. Όξινες και αναγωγικές συνθήκες φαίνεται ότι ευνοούν την εν διαλύσει παραμονή των σπάνιων γαιών στο υπόγειο νερό Βάση της κατανομής δ18Ο και σύμφωνα με την σχέση της τιμής του δ18Ο με το υψόμετρο της περιοχής προέλευσης, τα υδροφόρα συστήματα των κροκαλοπαγών φαίνεται να τροφοδοτούνται απευθείας από την περιοχή στην οποία αναπτύσσονται επιφανειακά ή ενδεχομένως και πλευρικά με υπόγειο νερό των καρστικών υδροφόρων που προέρχεται από περιοχές με υψηλότερο υψόμετρο. Το υπόλοιπο της περιοχής έρευνας φαίνεται να τροφοδοτείτε αποκλειστικά από τις περιοχές στις οποίες οι σχηματισμοί που φιλοξενούν την υδροφορία αναπτύσσονται επιφανειακά, με εξαίρεση τις περιοχές Σικυώνος-Βέλου και Λεχαίου που φαίνεται να τροφοδοτούνται με νερά από περιοχές με υψηλότερα υψόμετρα. Υψηλές τιμές τριτίου παρατηρούνται σε τμήματα του παράκτιου προσχωματικού υδροφόρου της Βόχας αλλά και στο κοκκώδες υδροφόρο σύστημα Νεμέας και κυρίως στην περιοχή Κουτσίου χωρίς να παρατηρούνται μεγάλες αποκλίσεις μεταξύ δ18Ο και υψομέτρου δειγματοληψίας στις ίδιες θέσεις. Οι υψηλές τιμές τριτίου μπορούν να αποδοθούν κυρίως στην προβληματική τροφοδοσία και εκφόρτιση του υδροφόρου που οδηγεί σε μεγάλους χρόνους παραμονής του υπόγειου νερού στον υδροφόρο. Στο πλαίσιο εφαρμογής προηγμένων μεθόδων με την χρήση ΓΠΣ εφαρμόσθηκαν και δημιουργήθηκαν μοντέλα προσομοίωσης και μοντέλα πολυκριτηριακής χωρικής ανάλυσης για την επίλυση προβλημάτων που αφορούν τις υδρολογικές και υδροχημικές διεργασίες σε κλίμακα λεκάνης απορροής, την τρωτότητα των υδροφόρων οριζόντων και την χωροθέτηση νέων υδρομαστευτικών έργων. Το μοντέλο προσομοίωσης λεκάνης απορροής που εφαρμόσθηκε είναι το SWAT, ακρωνύμιο των λέξεων Soil and Water Assessment Tool, το οποίο είναι ένα πλήρως κατανεμημένο (fully distributed), φυσικής βάσεως (physically based) μοντέλο που εκτελείται σε περιβάλλον ArcGIS. Η εφαρμογή του μοντέλου SWAT στην περιοχή έρευνας πραγματοποιήθηκε για τις τέσσερις κύριες υδρολογικές λεκάνες (Ασωπός, Ζαπάντης, Ράχιανη, Ξεριάς) και για την περίοδο 1991-2001 με ετήσιο και μηνιαίο χρονικό βήμα. Μετά την αρχική εφαρμογή του μοντέλου ακολούθησε χειροκίνητη ρύθμιση του μοντέλου με την χρήση χρονοσειράς μετρήσεων απορροής από σταθμό μέτρησης στον ποταμό Ασωπό και συγκεκριμένα στη γέφυρα Νεμέας-Πετρίου. Στα αποτελέσματα του μοντέλου περιλαμβάνονται οι κατανομές ανά υδρολογική υπολεκάνη και ανά υδρολογική λεκάνη παραμέτρων όπως η άμεση και η ολική επιφανειακή απορροή, η τροφοδοσία του φρεάτιου υδροφόρου ορίζοντα και η ποσότητα αζώτου και νιτρικών που φτάνει στο επιφανειακό νερό και στο νερό τροφοδοσίας του υδροφόρου. Η μελέτη της τρωτότητας των υδροφόρων πραγματοποιεί¬ται με την βελτιστοποίηση της πρότυπης μεθόδου DRASTIC και προτείνονται διάφορες τροποποιήσεις και μετασχηματισ¬μοί, που βασίζονται στις στατιστικές παραμέτρους της κατανομής της συγκέντρωσης νιτρικών ως δείκτη μόλυνσης. Τελικά επιτυγχάνεται η ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης μεθόδου, η οποία θα μπορεί να προβλέπει επιτυχώς την ειδική (specific) τρωτότητα ή το δυναμικό μόλυνσης (Pollution Risk) ενός υδροφόρου ορίζοντα, ο οποίος βρίσκεται κάτω από έντονη περιβαλλοντική πίεση. Εκτός της παραπάνω διαδικασίας βελτιστοποίησης αναπτύσσονται και δύο άλλες μεθοδολογίες οι οποίες βασίζονται στις αρχές της μεθόδου DRASTIC αλλά χρησιμοποιούν δύο μεθόδους χωρικής στατιστικής και πιο συγκεκριμένα την μέθοδο της «πολλαπλής λογιστικής παλινδρόμησης» (multiple logistic regression) και την μέθοδο «βαρύτητας των στοιχείων» (weighted evidence), για τον προσδιορισμό της ειδικής τρωτότητας των υδροφόρων. Τα αποτελέσματα των τριών μεθόδων συγκρίνονται με κριτήριο επιτυχίας την σύμπτωση των υψηλών τιμών δυναμικού μόλυνσης με τις υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικών στο υπόγειο νερό. Με την δημιουργία ενός μοντέλου πολυκριτηριακής ανάλυσης με την χρήση μεθόδων ασαφούς λογικής και κριτήρια υδρογεωλογικά, περιβαλλοντικά και οικονομοτεχνικά προσδιορίζεται η κατανομή της καταλληλότητας κάθε θέσης της περιοχής έρευνας για την ανόρυξη νέων υδρομαστευτικών έργων. Από την κατανομή της καταλληλότητας φαίνεται ότι μεγάλες εκτάσεις της περιοχής έρευνας είναι εντελώς ακατάλληλες για ανόρυξη νέων υδρομαστευτικών έργων, γεγονός που οφείλεται κυρίως στην ύπαρξη πολυάριθμων υδρομαστευτικών έργων που καθιστούν αδύνατη την ανόρυξη νέων έργων στην περιοχή γειτονίας τους αλλά και στην ευρεία εξάπλωση του σχηματισμού των μαργών εντός του οποίου δεν αναπτύσσεται αξιόλογη υδροφορία. Η επιλογή της μεθόδου της ασαφούς λογικής και του συνδυασμού τελεστών που χρησιμοποιήθηκαν αποκλείουν εντελώς τις περιοχές αυτές και καταφέρνουν να επικεντρώσουν τα αποτελέσματα σε θέσεις κατάλληλες από κάθε άποψη, βαθμονομώντας περαιτέρω τις θέσεις αυτές με βάση τη συγκέντρωση των βέλτιστων συνθηκών. Η μεθοδολογία της πολυκριτηριακής ανάλυσης με την χρήση ασαφούς λογικής διαθέτει μεγάλη ευελιξία και προσαρμοστικότητα. Με αλλαγές στο είδος και τους δείκτες των συναρτήσεων συμμετοχής αλλά και επιλογή διαφορε / The present doctoral thesis examines the potential applications of Geographic Information Systems (GIS) in the scientific field of environmental hydrogeology. The research area for the application of these methods is the northeastern part of the prefecture of Corinth which includes from east to the west the Xerias, Rachianis, Zapantis and Asopos river basins. The wider study area includes both prealpine and postalpine geological formations of terrestrial, lagoonal and marine origin. The dominant geomorphological and tectonic structure in the wider study area is the Corinthian Gulf which is a wide rift zone with high rates of displacement between the two parts of the Peloponnese and Central Greece, as a result of the tensile tectonics that has affected and still affects the region after the end of the Alpine Orogenic episode in the middle Miocene. The neotectonic of the study area is characterized by intense tensile stresses responsible for the creation of the Corinthian trench and numerous normal and oblique faults, parallel and perpendicular to the axis of the trench. A large proportion of these faults are active and responsible for the genesis of medium and large magnitude earthquakes during historical times. The relief of the survey area is characterized by three large plane sections, the coastal area between Corinth and Kiato known as Vochas plane, the area between Agios Basilios and Spathovouni villages and the plane area around the historical city of Nemea. The remainder of the study area can be described as hilly or semi - mountainous with moderate slopes and rounded mountain peaks, with the exception of the SW and SE edge of the area where the predominance of carbonate formations of the prealpine basement creates mountainous terrain with steep slopes Slope deep ravines and sharp mountain peaks. The morphometric analysis shows that watersheds in the study area are expected to have hydrographs of “slow runoff” and low flooding potential. The morphometric characteristics of Zapantis, Ellison and Seliandros basins make them more susceptible to “flash flood” events. From the hydrogeological point of view, a number of ground water bodies (aquifers) and practically impermeable formations are developing in the study area. To investigate the movement of groundwater in aquifers, six different spatial interpolation methods were implemented and it was found that the interpolation method, considerably affects the final formation of the piezometric surface. The criteria for the evaluation of each method were firstly whether the resulting surface does not alter the physical properties a piezometric surface must have (small hydraulic gradient, agreement with the topography, etc.) and secondly a number of statistical error indicators quantify the agreement of the resulting surface with the existing values at the measuring points. Combining the above mentioned observations, we conclude that the most appropriate method for creating groundwater level surfaces, with the process of spatial interpolation, for cases of regional areas with alternating aquifer and practically non- aquifer formations and general heterogeneity in hydraulic characteristics, is the method of Ordinary Cokriging with prior removal of data trends. The annual variation of ground water level, as it was shown by the comparison of ground water level surface of periods 5/2003 and 10/2004 in alluvial aquifers, except the coastal portion of Vocha aquifer, we observe an increase in ground water levels varying from 1 to 10 meters while within the conglomerate aquifers and the confined aquifer that develops within the marl formation we observe a slight decline ranging from 1 to 10 meters. This variation can be attributed to the fact that shallow alluvial aquifers are recharged faster than the deeper confined aquifers and are influenced by the water balance of only the current hydrological year while the deeper confined aquifers are affected by more than one hydrologic year. The corresponding situation for the periods 10/2004 and 10/2005 is almost inverse because a rising in ground water level is observed both in the deeper confined aquifers and in the coastal part of the alluvial aquifer of Vocha while drawdown is observed in other alluvial aquifers. The repeated differentiation between aluvial and deeper confined aquifers suggests that they are responding to recharge with a different time lag. Based mainly on hydrolithological classification of geological formations but also on their spatial distribution as it is represented in the hydrogeological map but additionally on the basis of information from borehole lithological sections and also the spatial distribution of the groundwater level we end in the delineation of “groundwater bodies” or “aquifer systems” for the study area. According to the above mentioned evidence five porous and two karstic aquifer systems were defined. Both karstic aquifer systems are developed partly in the study area with their bigger part located outside of the study area. For this reason, they were not investigated thoroughly in this research. The feature that was examined in these systems was the way they interact with other aquifer systems and how they affect the hydrological balance of the watersheds of the study area. Three of the five porous aquifer systems (Vocha, Agios Basilios and Nemea) developed entirely within the study area and they include mostly shallow alluvial aquifers which form unified or multilevel aquifers with deeper confined aquifers of the Plio - Pleistocene formations. The other two porous aquifer systems (Aidonia - Petri and Kryoneri - Baltos) develope within the Pleistocene conglomerates (Calabrian conglomerates) and despite the fact that they are partially included in the study area they were investigated in detail because they play a key role in water balance of the study area within which they are discharged through high capacity contact springs in places where with come in contact with the underlying impermeable Pliocene marls. The most prolific aquifers in the study area are the conglomerate aquifers while aquifers of Vocha, Nemea and Agios Basilios - Spathovouni have a highly variable productivity and have average to low yields. Finally it was found that the aquifer developed in the marl formation has low productivity and small practical importance. The extensive development of cultivations in the study area bring significant pressures on water resources in both the quantitative part due to increased irrigation needs and the qualitative part because of diffuse pollution on water resources resulting from agricultural practices (fertilizers, pesticides etc.). The various aquifers in the study area have significant hydrochemical variations which are found both in the distribution they have in Piper diagram and from the various relationships between hydrochemical parameters such as the relationship between alkalinity and calcium or alkalinity and concentrations of REE and Eh-pH, but also in the statistical indicators of hydrochemical parameters such as alkalinity, conductivity, sulphate, nitrate and heavy metals concentrations. These variations are due to the different composition of the aquifer materials, the difference in residence time of groundwater within the aquifer, the redox conditions and other factors. These variations are normalized in cases where there is hydraulic connection between different aquifers. As it was shown by the spatial distribution of pH values, acidic conditions prevailing almost in the entire coastal alluvial aquifer system of Vocha with the most acidic conditions located in the areas of Velo and Assos - Lecheo while alkaline conditions prevailing in the water systems of conglomerates and also in the deeper confined aquifer that develops in the Isthmia - Examillia - Ancient Corinth area. Correspondingly the spatial distribution of redox potential reveal that oxidizing conditions prevail in most of the study area except for the part Vrahati -Kokoni - Evangelistria in Vocha alluvial aquifer, the Pasio - Laliotis – Sikyon area and large parts of the aquifer developed in the formation of marls. By studying the spatial distribution of nitrogen compounds in groundwater, we come to the conclusion that there is a widespread contamination of groundwater by nitrate, mainly in the Vocha coastal aquifer system except the area between Vrahati - Kokoni - Neratza and also throughout the whole area between Examilia - Solomos - Spathovouni - Agios Basilios both in the upper unconfined and deeper confined aquifers. As shown by the spatial distribution of the parameters associated with seawater intrusion, there seems to be a propagation of the seawater intrusion front, to the axis between Assos and Spathovouni even at great distance from the coast. This conclusion is confirmed by the fact that, deep boreholes in the Spathovouni area have been abandoned due to salinization. Similarly there seems to be a retreat of the seawater intrusion front near Isthmia-Examillia area. From the simultaneous observation and study of the spatial distribution of chloride, ground water level and the hydrochemical types of groundwater, it is obvious that in the study area, sea water intrusion represent a very serious problem mainly along the axis indicated above. In the rest of the coastal zone, although hydrogeological conditions do not differs seawater intrusion is quite limited. This fact may be attributed both on good recharge of coastal aquifers and on the relative uplift of the practically impermeable marl formation which acts as a natural barrier to seawater intrusion. The alluvial aquifers of the study area are showing the greatest concentration of heavy metals. In some cases the concentration values are so high that they can be attributed to contamination of groundwater from point sources or to the influence by hydrothermal fluids. For the better understanding of hydrogeological and hydrochemical processes in aquifers in the study area, the spatial distributions of rare earth elements (REE), as well as their evolution along groundwater flow lines were investigated in response to evolution of other hydrochemical parameters such as concentrations of main elements and redox conditions. The aquifers developed in marls and marine terraces show the higher values of REE elements, which is an indication that in fact these aquifers are in full hydraulic connection or even compose a single confined aquifer. The conglomerates and alluvial aquifers of Vocha and Nemea show generally lower REE concentration values while the aquifer system of Agios Basilios-Spathovouni generally have high REE concentration values which also indicates that the deeper confined aquifer of the system, is hydraulically connected or developed within the Plio - Pleistocene marls. The cumulative concentration of rare earth elements seems to increase with the decrease in redox potential as well as the decrease in phi Acidic and reducing conditions appear to favor the preservation of dissolved rare earth elements in groundwater. According to the spatial distribution of δ18Ο values and according to the relationship between δ18Ο values and the altitude of the sampling point, the aquifer systems of the conglomerates appears to be recharged directly from the area where they have surface development, or possibly laterally recharged with groundwater of the adjacent karst aquifers initially recharged in areas of higher altitude. The remainder of the study area appears to be recharged from the areas where the formations that host the aquifer have surface development, excluding the areas of Sikyon-Velo and Lecheo that seems to be recharged with water from areas with higher altitudes. High tritium values were observed in parts of the coastal alluvial aquifer of Vocha, but also in the porous aquifer system of Nemea, particularly around Koutsi while no big discrepancies between δ18Ο and altitude of sampling points occurred in the same sites. High rates of tritium can be attributed mainly to problematic recharge and discharge of aquifers, resulting in long residence times of groundwater in the aquifer. Under the framework of application of advanced methods using GIS, simulation models and spatial multi-criteria analysis models were used and developed, for solving problems related to hydrological and hydrochemical processes at river basin scale, the vulnerability of aquifers and the placement of new water wells. The river basin simulation model that was applied is called “SWAT”, acronym for Soil and Water Assessment Tool, which is a fully distributed physically based model that may be applied in ArcGIS environment. Application of SWAT model in the study area was conducted for the four main river basins (Asopos, Zapantis, Rachiani and Xerias) for the period 1991-2001 with annual and monthly time step. After the initial implementation, the model was manually calibrated using time series of runoff measurements from a station on the River Asopos, namely the bridge between Nemea and Petrio. The results of the model include distributions of parameters such as the direct and total runoff, recharge of the phreatic aquifer and the quantity of nitrogen and nitrate that reaches the surface water and water of aquifer recharge, on a sub basin or basin scale. The investigation of aquifer vulnerability is carried out by the optimization of the standard DRASTIC method and various modifications and transformations are proposed, based on statistical parameters of the distribution of nitrate concentration as an indicator of aquifer pollution. Eventually, an integrated method, that can successfully determine the specific vulnerability or the pollution risk of an aquifer under intense environmental pressure, is provided. Besides the above optimization process of the DRASTIC model, two other hybrid methodologies based on the principles of DRASTIC method were developed. These two methodologies are based on two methods of multivariate spatial statistics and more specifically the method of " multiple logistic regression » and the method of “weighted evidence”, in order to determine the specific vulnerability (pollution risk) of aquifers. The results of the three methods are compared in terms of success on the coincidence of high values of pollution risk with high nitrate concentrations in groundwater. By creating a multi-criteria analysis model using fuzzy logic methods and hydrogeological, environmental and socioeconomic criteria, the distribution of the suitability of each location of study the area for drilling new water wells was accomplished. From the distribution of suitability it appears that large parts of the study area are totally unsuitable for drilling new water wells. This is due to the large number of existing water wells and the large extend of the marl formation which holds very low productivity aquifers. The choice of the method of fuzzy logic and the combination of criteria used, manage to focus in fully appropriate areas for the drilling of new water wells. These areas are then further classified based on the combination of the above mentioned criteria. The methodology of multi-criteria analysis using fuzzy logic has great flexibility and adaptability. By altering the type and coefficients of fuzzy functions and choosing a different combination of operators the final result can be tailored to the priorities of research. The best positions in the study area are located in the formation of conglomerates, west of Nemea plane area and around villages Kryoneri and Souli as well as the upstream part of the alluvial aquifer of Vocha and within recent river deposits nearby all the rivers of the study area.

Η πολύπλοκη μορφή που απέκτησαν οι χρηματοοικονομικές αγορές κατά τη διάρκεια των δύο τελευταίων δεκαετιών, είχε ως αποτέλεσμα την απώλεια πολύ υψηλών κεφαλαίων από τις επιχειρήσεις και από τις τράπεζες. Η ανάγκη για συστηματική μέτρηση του χρηματοοικονομικού κινδύνου οδήγησε στην επινόηση του μεγέθους της αξίας σε κίνδυνο (Value-at-Risk, VaR). Η μέθοδος αυτή παρέχει στον ενδιαφερόμενο έναν αριθμό που εκφράζει τη μέγιστη αναμενόμενη ζημία μίας επένδυσης για δεδομένη χρονική περίοδο και δεδομένο επίπεδο εμπιστοσύνης. Παρά το γεγονός ότι η VaR έχει κάποιους περιορισμούς που απαιτούν τη χρήση stress test και scenario test, συνολικά, η VaR είναι η καλύτερη ανεξάρτητη τεχνική μέτρησης των κινδύνων που είναι διαθέσιμη. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μέτρηση της VaR ενός χαρτοφυλακίου. Επιπλέον, μέσα από αυτήν την εργασία θα γίνει κατανοητό τι είναι η VaR, πώς μπορεί να υπολογιστεί, ποια είναι τα κύρια χαρακτηριστικά της και ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της. Τέλος, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην παρουσίαση των μεθόδων υπολογισμού της VaR. / The inextricable form of the financial markets during the last two decades result in the loss of high capital from the businesses and banks. The need of a systemic measurement of the financial risk leads to the invention of the Value-at-Risk method. This method provides the interested person with a number which expresses the potential maximum loss of an investment for a given period of time and a given confidence level. Despite the fact that VaR has some restrictions demanding the use of stress test and scenario test, altogether, VaR is the best independent measuring technique of the risks that it is available. The aim of this dissertation is to measure the VaR of a portfolio. Moreover, it will be registered what VaR is, how it can be measured, which are its main characteristics, its advantages and disadvantages. Lastly, more emphasis is given to the presentation of the measuring methods of VaR.

Οι εφαρμογές πολυμέσων έχουν αποκτήσει τα τελευταία χρόνια μία αυξανόμενη ζήτηση από τους χρήστες γενικά του Διαδικτύου καθώς προσφέρουν νέες και ποικιλόμορφες δυνατότητες ανταλλαγής πληροφοριών εικόνας και ήχου. Όμως οι εφαρμογές αυτές υπόκεινται σε περιορισμούς που έχουν να κάνουν κυρίως με τη φύση τους και χαρακτηρίζονται από τις υψηλές απαιτήσεις σε ρυθμό μετάδοσης δεδομένων (bandwidth-consuming applications) και την ευαισθησία τους στις καθυστερήσεις που παρουσιάζονται κατά τη μετάδοση των πακέτων από τον αποστολέα στο παραλήπτη (delay-sensitive applications). Από την άλλη μεριά οι εφαρμογές αυτές φέρεται ότι είναι λιγότερο ευαίσθητες στις απώλειες των πακέτων (packet-loss tolerant applications). Το ζητούμενο όμως με τις εφαρμογές πολυμέσων, πέρα από το εύρος των υπηρεσιών τις οποίες προσφέρουν, είναι και η παρεχόμενη ποιότητα των υπηρεσιών (Quality of Service, QOS) στο τελικό χρήστη. Η ποιότητα αυτή των υπηρεσιών συνδέεται άμεσα με τα προαναφερόμενα χαρακτηριστικά των εφαρμογών πολυμέσων. Η μέχρι τώρα προσέγγιση από την ερευνητική κοινότητα αλλά και τις εταιρείες παροχής υπηρεσιών Διαδικτύου (Internet Service Providers), σε ότι αφορά την εξασφάλιση της ποιότητας υπηρεσιών, έχει εστιασθεί είτε στην επιμέρους βελτιστοποίηση της απόδοσης των πρωτοκόλλων μετάδοσης, είτε στην εγκατάσταση επιπλέον εξοπλισμού για τη δημιουργία δικτύων διανομής πολυμέσων (Content Distribution Networks, CDNs) που τοποθετούνται συνήθως κοντά στον τελικό χρήστη. Επιπρόσθετα η αυξανόμενη προσπάθεια της ερευνητικής κοινότητας με σκοπό την αύξηση της ποιότητας υπηρεσιών προσέφερε νέες καινοτόμες λύσεις με την μορφή των υπηρεσιών-αρχιτεκτονικών όπως οι Ολοκληρωμένες Υπηρεσίες (Integrated services, Intserv) και οι Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες (Differentiated Services, Diffserv) οι οποίες φιλοδοξούν να προσφέρουν εγγυήσεις ποιότητας υπηρεσιών σε συγκεκριμένες ομάδες χρηστών. Όμως και οι δύο αυτές αρχιτεκτονικές δεν κατάφεραν μέχρι τώρα να αποτελέσουν μια ολοκληρωμένη λύση για τη παροχή εγγυήσεων ποιότητας υπηρεσιών στο χρήστη λόγω των μεγάλων δυσκολιών στην εφαρμογή τους που έχουν να κάνουν τόσο με χρηματοοικονομικά κριτήρια όσο και με τη ίδια τη δομή του Διαδικτύου. Έτσι βλέπουμε ότι παρόλη τη πρόοδο που έχει γίνει μέχρι σήμερα στη τεχνολογία των δικτύων η παροχή ποιότητας υπηρεσίας στο Διαδίκτυο από άκρο σε άκρο δεν είναι ακόμη στις μέρες μας εφικτή με αποτέλεσμα οι υπηρεσίες μετάδοσης πολυμέσων στο Διαδίκτυο – π.χ “youtube” – να επηρεάζονται σημαντικά από τις όποιες μεταβολές στη κατάσταση του δικτύου. Προς το σκοπό αυτό η ερευνητική κοινότητα έχει στραφεί στη μελέτη μηχανισμών οι οποίοι θα είναι να θέση να προσαρμόζουν το ρυθμό μετάδοσης της πολυμεσικής πληροφορίας, ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες του δικτύου, έτσι ώστε να προσφέρουν τη μέγιστη δυνατή ποιότητα υπηρεσίας στο τελικό χρήστη. Η προσπάθεια αυτή μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με το τρόπο δρομολόγησης της πολυμεσικής πληροφορίας, όπως παρακάτω: • Μηχανισμοί προσαρμογής για unicast μετάδοση: Σε αυτή τη περίπτωση οι μηχανισμοί προσαρμογής προσαρμόζουν το ρυθμό μετάδοσης της πληροφορίας από ένα σημείο (αποστολέας) προς ένα σημείο (παραλήπτης). • Μηχανισμοί προσαρμογής εκπομπής πολλαπλής διανομής (multicast): Στη περίπτωση αυτή οι μηχανισμοί προσαρμογής προσαρμόζουν το ρυθμό μετάδοσης της πληροφορίας που λαμβάνει χώρα από ένα σημείο (αποστολέας) προς πολλά σημεία (παραλήπτες). Σε ότι αφορά τη unicast μετάδοση την επικρατέστερη πρόταση αποτελεί ο μηχανισμός ελέγχου συμφόρησης με την ονομασία TCP Friendly Rate Control (TFRC) που έχει γίνει αποδεκτός ως διεθνές πρότυπο από τη Internet Engineering Task Force (IETF). Στη περιοχή της multicast εκπομπής ο μηχανισμός TCP-friendly Multicast Congestion Control (TFMCC) έχει γίνει επίσης αποδεκτός ως πειραματικό πρότυπο από την IETF. Παρόλα αυτά όμως εργαστηριακές μελέτες και πειράματα έχουν δείξει ότι τόσο ο μηχανισμός TFRC όσο και ο TFMCC δεν είναι και οι πλέον κατάλληλοι μηχανισμοί προσαρμογής για τη μετάδοση πολυμέσων. Τα κυριότερα προβλήματα αφορούν στη “φιλικότητα” των μηχανισμών αυτών προς το πρωτόκολλο Transmission Control Protocol (TCP) καθώς και στις απότομες διακυμάνσεις του ρυθμού μετάδοσης. Ιδιαίτερα οι απότομες διακυμάνσεις του ρυθμού μετάδοσης είναι ένα στοιχείο μη επιθυμητό από τις εφαρμογές πολυμέσων και ιδιαίτερα από τις εφαρμογές πολυμέσων πραγματικού χρόνου. Στη περιοχή των ασυρμάτων δικτύων τα προβλήματα τα οποία αντιμετωπίζονται κατά τη μετάδοση των πολυμέσων δεν έχουν τόσο άμεση σχέση με τη συμφόρηση του δικτύου (αυτή παρατηρείται κυρίως στα ενσύρματα δίκτυα), όσο με τις απώλειες των πακέτων που είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα του μέσου διάδοσης. Η μέχρι τώρα προσέγγιση αφορά στην επιμέρους βελτιστοποίηση των διαφόρων πρωτοκόλλων των στρωμάτων του OSI έτσι ώστε να μειωθούν τα προβλήματα διάδοσης και να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες πακέτων και οι καθυστερήσεις από τον αποστολέα στο παραλήπτη. Κατά τα τελευταία χρόνια όμως κερδίζει όλο και περισσότερο έδαφος μια διαφορετική προσέγγιση η οποία έχει επικρατήσει να ονομάζεται διεθνώς ως “cross-layer optimization-adaptation”. Κατά τη προσέγγιση αυτή διαφαίνεται ότι θα μπορούσαμε να πετύχουμε τη βελτιστοποίηση της παρεχόμενης ποιότητας στις εφαρμογές πολυμέσων μέσω κάποιων μηχανισμών προσαρμογής, που θα εμπλέκουν περισσότερα του ενός εκ των στρωμάτων του OSI στις τρέχουσες συνθήκες του δικτύου. Η μεθοδολογία, οι προκλήσεις, οι περιορισμοί καθώς και οι εφαρμογές της διαστρωματικής (cross layer) προσαρμογής αποτελούν ένα ανοικτό ερευνητικό πεδίο το οποίο βρίσκεται αυτή τη στιγμή σε εξέλιξη. Σκοπός της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι καταρχήν η μελέτη των υπαρχόντων μηχανισμών ελέγχου συμφόρησης που αφορούν τα ενσύρματα δίκτυα μη εγγυημένης ποιότητας, όπως το Διαδίκτυο. Προς τη κατεύθυνση αυτή αξιολογούνται αρχικά οι υπάρχοντες μηχανισμοί ελέγχου συμφόρησης και διαπιστώνονται τα κυριότερα προβλήματα τα οποία σχετίζονται με τη ποιότητα υπηρεσιών. Η αξιολόγηση γίνεται με βάση τα κριτήρια που αφορούν τόσο στη φιλικότητα των μηχανισμών αυτών προς το TCP όσο και στα κριτήρια που αφορούν τη ποιότητα υπηρεσιών των εφαρμογών πολυμέσων. Η αξιολόγηση αυτή μας οδηγεί στο σχεδιασμό νέων πρωτοκόλλων τα οποία υπόσχονται υψηλότερη φιλικότητα προς το TCP και καλύτερη ποιότητα υπηρεσιών. Ένα σημαντικό στοιχείο που διαφοροποιεί τα πρωτόκολλα αυτά από τις άλλες προσεγγίσεις είναι η ομαλή (smooth) συμπεριφορά κατά την οποία ελαχιστοποιούνται οι απότομες μεταβολές του ρυθμού μετάδοσης, που είναι μη επιθυμητές από τις εφαρμογές πολυμέσων, διατηρώντας παράλληλα ένα υψηλό ρυθμό απόκρισης στις απότομες μεταβολές των συνθηκών του δικτύου. Ένα δεύτερο σημαντικό στοιχείο της εργασίας αυτής είναι οι προσθήκες στις βιβλιοθήκες του προσομοιωτή ns-2 οι οποίες είναι ήδη αντικείμενο εκμετάλλευσης από άλλους ερευνητές. Για το σκοπό αυτό τα νέα πρωτόκολλα καθορίζονται πλήρως και ενσωματώνονται στις βιβλιοθήκες του προσομοιωτή ns-2 έτσι ώστε να είναι διαθέσιμα στην ερευνητική κοινότητα ως μέρος του προσομοιωτή, για περαιτέρω μελέτη και αξιολόγηση. Επεκτείνονται παράλληλα υπάρχοντα ερευνητικά εργαλεία προσομοιώσεων τα οποία επιτρέπουν την ανάλυση και την αξιολόγηση υπαρχόντων και μελλοντικών μηχανισμών προσαρμογής με βάση κριτήρια ποιότητας που αφορούν ειδικά τις εφαρμογές πολυμέσων, πλέον των “κλασσικών” κριτηρίων που σχετίζονται με μετρικά δικτύων. Σε ότι αφορά στα ασύρματα δίκτυα μελετάται η διαστρωματική προσαρμογή και εάν και κατά πόσο είναι δυνατό να επιτευχθεί η αύξηση της ποιότητας της παρεχόμενης υπηρεσίας μέσα από την εφαρμογή μια τέτοιας σχεδίασης. Μελετώνται οι διάφοροι τρόποι και μεθοδολογίες σχεδίασης μιας διαστρωματικής προσαρμογής και προτείνεται ένα νέο πλαίσιο με το οποίο είναι δυνατό να αυξήσουμε τη ποιότητα υπηρεσίας σε υβριδικά δίκτυα, που αποτελούνται τόσο από ενσύρματους όσο και από ασύρματους χρήστες. / Multimedia applications have gained in recent years an increasing demand from Internet users as they offer new opportunities and diverse multimedia services. These applications, however, are subject to restrictions which mainly have to do with its nature and are characterized by high requirements of the transmission rates (bandwidth-consuming applications) and their sensitivity to delays in the transmission of packets by the consignor to consignee (delay-sensitive applications). On the other hand, allegedly these applications are less sensitive to packet losses (packet-loss tolerant applications). The issue, however, with multimedia applications, except for the scope of the services which offer, is the Quality of Services (QoS) that is offered to the end user. This quality of services is directly linked to the above characteristics of multimedia applications. The approach so far by the research community and also the Internet Service Providers (ISPs), as regards ensuring the quality of service, has focused either to individually optimizing the efficiency of transmission protocols, or in the installation of additional equipment (servers) for the establishment of distribution networks (Content Distribution Networks, CDNS) which are normally positioned close to the final user. In addition, the growing effort of the research community with a view to increasing the quality of service offered new innovative solutions in the form of services-architectures like the Integrated Services (Intserv) and Differentiated Services (Diffserv ) which aspire to offer guarantees of quality of services in specific user groups. But these two architectures failed until now to become the solution for the provision of guarantees of quality of services to the end user due to difficulties in applying them which have to do with financial criteria and the structure of the Internet itself. Therefore, we can see that despite the progress made so far in networks technology the provision of QoS across the Internet is not still feasible with the result that multimedia services via the Internet (for example “YouTube”) are significantly affected by the changes of the network conditions. To this course, the research community has directed to the study of mechanisms which will be able to adjust the transmission rate of multimedia data, according to the conditions of the network, so as to offer the best possible quality of service to the end user. This effort could be classified into two broad categories, according to the way the multimedia information is routed, as follows: • Adaptation mechanisms for unicast transmission: In this case the adaptation mechanisms regulate the transmission rate between the sender and the receiver in a unicast connection. • Adaptation mechanisms for multicast transmission: In this case the adaptation mechanisms regulate the transmission rate between the sender and a group of receivers. Regarding the unicast transmission the predominant proposal is the congestion control mechanism that is termed as the “TCP-friendly Rate Control (TFRC) and has been accepted as an international standard by the Internet Engineering Task Force (IETF). In the area of multicast transmission the TCP-friendly Multicast Congestion Control (TFMCC) has also become acceptable as an experimental standard from IETF. Nevertheless, laboratory studies and experiments have shown that both TFRC and TFMCC are not the most suitable adaptation mechanisms for multimedia transmission. The main problems have to do with its friendliness towards the Transmission Connection Protocol (TCP) and the sudden fluctuations in the transmission. rate. These sharp variations of the transmission rates are an attribute non desirable by multimedia applications and particularly by real-time applications. In the area of wireless networks the problems with the transmission of multimedia data are not directly linked to the congestion of the network (this mainly occurs in wired networks) as the packet losses are a direct result of the free space propagation. The approach so far has aimed at the individual optimization of the various protocols of the OSI model so as to reduce the transmission problems and minimize packet losses and the delays from the sender to the end user. In recent years, however, a different approach which has prevailed to be termed internationally as “cross-layer optimization-adaptation” has earned more and more space. Under this approach we could be able to succeed the optimization of the service, regarding the quality of multimedia applications, by means of some adaptation mechanisms which will involve more than one of the OSI layers to current network conditions. The methodology, the challenges, the restrictions and the applications of cross layer adaptation constitute an open research area which is currently in progress. The aim of this dissertation is firs the study of the existing congestion control mechanisms which mainly concern best-effort wired networks, such as the Internet. In this direction we evaluate the existing congestion/flow control mechanisms and record the main problems related to the quality of service. The performance evaluation is based on criteria relating both to TCP-friendliness and the quality of service of multimedia applications. This performance evaluation leads us to the design of new protocols which promise greater TCP-friendliness and better quality of service. An important element that distinguishes these protocols of the other approaches is the “smooth” behavior by which we minimize the high oscillations of the transmission rate, which are not desirable by multimedia applications, while maintaining a high response to sudden changes of network conditions. A second important element of this dissertation is the additions we have made to the libraries of the ns-2 simulator which are already exploited by other researchers. For this purpose the new protocols are fully defined and incorporated into the ns-2 libraries so as to be available to the research community as part of the simulator, for further studies and evaluation. At the same time we expand existing research tools in order to enable the analysis and evaluation of existing and future mechanisms based on quality criteria specific to multimedia applications, along with network-centric criteria. Regarding the wireless networks we study the cross layer adaptation and how it is possible to achieve the increase in the quality of service by implementing such a design. We study the various ways and design methodologies of a cross layer adaptation and propose a new framework with which it is possible to increase the quality of service in hybrid networks consisting of both by wired and wireless users.