dati - UniTE

SIT (SISTEMI INFORMATIVI
TERRITORIALI)
O
GIS (GEOGRAPHICAL INFORMATION
SYSTEM)
Sistema informativo
Un sistema informativo è un insieme di:
• risorse
i
umane
• strumenti di elaborazione, scambio, acquisizione di
informazioni,,
• regole e procedure per il loro trattamento.
Definizione: insieme delle apparecchiature, del
software, delle applicazioni e delle persone che
hanno il compito di acquisire, organizzare,
elaborare
e
restituire
i
dati
riguardanti
un’organizzazione, al fine di mettere a disposizione
dei responsabili
p
delle decisioni operative
p
tutte le
informazioni necessarie per effettuare le migliori
scelte possibili.
Sistema informativo territoriale
• SISTEMA
Insieme di parti che
interagiscono tra loro
• INFORMATIVO
(dati)
Produce informazioni
• TERRITORIALE
Fa riferimento al
t it i (georeferenziati
territorio
(
f
i ti o georeferenziabili)
f
i bili)
Sistema informativo territoriale
• Un nuovo strumento per la gestione e l’analisi
dei dati geografici
• Un insieme complesso di componenti hardware,
software, umane ed intellettive per acquisire,
processare, analizzare, immagazzinare e
restituire in forma grafica dati riferiti ad un
territorio
Cosa è un GIS
I GIS vanno considerati come un
insieme organizzato di:
• procedure
• risorse
i
umane
• risorse materiali
utilizzate per
• la raccolta
• l’archiviazione
• ll’elaborazione
elaborazione
• la comunicazione
di INFORMAZIONI
Georeferenziazione
INFORMAZIONE
che hanno un riferimento nello spazio
(si posizionano nello spazio secondo un sistema di
riferimento)
GEOREFERENZIAZIONE
processo attraverso il quale un oggetto viene
posizionato su una carta secondo un sistema di
coordinate
di
Sistema informativo territoriale
•
Un Sistema Informativo Geografico è un sistema basato sulle
tecnologie informatiche usato per acquisire, immagazinare,
controllare, manipolare, analizzare e visualizzare informazioni che
sono riferite alla Terra” .
•
Da un punto di vista tecnologico, un GIS va visto come un sistema
integrato di hardware e software, che permette di automatizzare
le operazioni
p
di acquisizione
q
e di archiviazione dei dati,, secondo un
modello concettuale e fisico che consenta di giungere alla
rappresentazione degli oggetti del mondo reale.
•
Da un punto di vista informatico, un GIS va visto come uno
strumento che consente da un lato di gestire tutte le informazioni
raccolte e georiferite, dall'altro, attraverso procedure di
elaborazione
l b
i
e metodi
t di di analisi,
li i di ricavare
i
nuove informazioni,
i f
i i all
fine di fornire un supporto ai processi decisionali, che riguardano
scelte operative sulla gestione del territorio stesso.
Componenti di un GIS
Hardware
• Computers
p
• Networks
• Periferiche grafiche
S ft
Software
• GIS Software
• Database Software
• OS Software
• Network Software
D ti
Dati
• Dati Vettoriali
• Dati Raster
• Immagini
• Dati di Attributo
Persone
• Amministratori
• Managers
• Tecnici GIS
• Esperti
E
ti applicativi
li ti i
• Utilizzatori
• Fruitori
Regole
• Linee guida
• Specifiche
p
• Standard
• Procedure
Persone
Software
GIS
Dati
Procedure
Hardware
Software per la gestione di dati territoriali
Può essere chiamato “Software GIS” e distingue
un SIT/GIS da un sistema informativo generico
Software GIS: ESRI (ArcGIS)
(ArcGIS), GRASS
Software per la gestione del database
E’ un software che raccoglie al proprio interno i
dati e che attraverso appositi
pp
moduli di
collegamento permette al software SIT/GIS di
accedervi
• RDBMS
Operazioni supportate da un DBMS
Nei GIS le seguenti attività possono essere
eseguite con o senza il supporto di un DBMS:
• Input e memorizzazione dei dati;
• Retrieval (tecniche di lettura) e analisi;
• visualizzazione e selezione.
Nei DBMS basati sul modello relazionale,
• ogni tema è una
na relazione
ela ione (tabella)
• ogni oggetto geografico è una riga
• Sono necessarie più relazioni per rappresentare
la componente spaziale (attributo geo )
Separazione della gestione di dati:
• alfanumerici
lf
i i (attributi
(
ib i descrittivi)
d
i i i) mediante
di
un
DBMS relazionale
• dati spaziali (componente geometrica)
mediante un modulo specifico
Procedure applicative
Vengono sviluppate all’interno del software GIS o
all’esterno, usufruendo di apposite funzioni,
attraverso l’uso di linguaggi di
programmazione, per l’acquisizione dei dati e la
relativa restituzione, per la gestione e
l’aggiornamento degli archivi
Banca dati
Costituisce la struttura logica che contiene le
informazioni appositamente studiate per le
applicazioni previste
Componente umana
E’ costituita dai componenti dell’organico tecnico
per la gestione del sistema,
sistema dagli utilizzatori
diretti, dagli utenti indiretti, dai decisori
Modello dei dati
• È un insieme di costrutti che descrivono e
rappresentano particolari aspetti del mondo
reale in un computer
• Possiamo distinguere tre diversi modelli dei dati
che rappresentano tre diversi livelli di
astrazione:
- Modello concettuale
- Modello logico
- Modello fisico
Modello concettuale, logico e fisico
• Modello concettuale: descrive una selezione di
oggetti e di processi caratterizzanti un
particolare problema
• Modello logico: descrive le entità e le relazioni
definite nel modello concettuale in modo
orientato all’implementazione del sistema ed è
espresso in forma di diagrammi e liste
• Modello fisico: descrive in dettaglio i file, gli
archivi e le tabelle e definisce le relazioni tra le
tabelle
I GIS utilizzano:
Diversi fonti di dati
Carte
Immagini
Mappe
Dati Digitali
Diversi formati di dati
GPS
DATABASE
GEOGRAFICO
Dati Testuali
Tabelle
Report
I dati
I dati geografici costruiscono il nostro modello
della realtà. Essi si distinguono in:
• Dati spaziali (componente grafica)
- Raster
- Vettoriali
• Dati attributo (componente tematica)
- Alfanumerici
LA MAPPA CARTACEA
Processo cartografico:
1) definizione (finalità e utilizzo della mappa)
2) analisi (esame del fenomeno da rappresentare)
3) raccolta dei dati
4) costruzione della mappa
5) collaudo (verifica che la mappa risponda alle finalità)
6) riproduzione
i
d i
(stampa)
( t
) e distribuzione
di t ib i
Se al momento della verifica la mappa non soddisfa i
requisiti, va ripercorso il processo dal punto 4,
ricostruendo la mappa.
IL GIS
Processo cartografico:
1) definizione del fenomeno da analizzare e rappresentare
(finalità e utilizzo della mappa)
2) definizione del tipo di dati da raccogliere
3) raccolta dei dati e costituzione del data-base
data base
4) visualizzazione dei dati e analisi
5) costruzione
t
i
della
d ll mappa
6) eventuale stampa e distribuzione
(possibile ma no necessaria)
UNA COMPARAZIONE
CARTOGRAFIA CLASSICA
1) definizione (finalità e utilizzo della
mappa)
2) analisi (esame del fenomeno da
rappresentare)
t
)
3) raccolta dei dati
4) costruzione della mappa
5)) collaudo
ll d ((verifica
ifi che
h lla mappa
risponda alle finalità)
6) riproduzione (stampa) e distribuzione
(imprescindibile)
Si concentra sulla
performatività
del prodotto cartaceo
CARTOGRAFIA GIS
1) definizione del fenomeno da
analizzare e rappresentare
2) definizione del tipo di dati da
raccogliere
li
3) raccolta dei dati e costituzione
del data-base
4)) visualizzazione
i
li
i
dei
d i dati
d i e analisi
li i
5) costruzione della mappa
6) eventuale stampa e distribuzione
(possibile ma non necessaria)
Si concentra sulla
costituzione del data-base
e sulle analisi
UNA COMPARAZIONE
Una mappa cartacea non è adatta a frequenti aggiornamenti e
risulta modificabile con una certa
difficoltà e costi non indifferenti.
Una mappa digitale, invece, è uno strumento
flessibile, facilmente aggiornabile e
“
“mai
i fi
finito”,
it ”
spesso si lavora “a
a video
video”
evitando il punto 6, cioè la stampa della mappa.
I media digitali sono più stabili dei media cartacei,
e più facili da distribuire attraverso le reti telematiche
Carta di Venezia-1913
Schermata di ArcView GIS
“Una carta
geografica non è
altro che una
figura piana, che
rappresenta
t la
l
superficie della
Terra o una sua
po ione”
porzione”
(Lagrange 1736 1813)
IL DATA-BASE
Nel DATA-BASE possono confluire diversi tipi di dati
e raster
Dati vettoriali alfanumerici
I tipi di dati
(Vettoriale)
(Raster TIN)
(Raster,
DATI VETTORIALI: basati su un sistema di coordinate
PUNTI: definiti da una coppia di coordinate x,y
xy
x,y
x,y
LINEE: insieme di punti definiti da più coppie
di coordinate x,y
,y
Località,
L
lità monumenti,
ti
eventi, etc.
Reti viarie, reticoli
idrografici, impianti,
curve di livello,, etc.
x,y
POLIGONI: iinsieme
POLIGONI
i
di puntii d
definiti
fi i i d
da più
iù coppie
i
di coordinate x,y dove la prima e l’ultima coppia di
coordinate sono uguali
Regioni, province,
edifici, particelle
catastali, etc.
Al dato vettoriale viene associato un DATO ALFANUMERICO:
un ulteriore informazione numerica o testuale che carica il
semplice dato vettoriale di attributi
dati vettoriali e relativi dati alfanumerici vengono
organizzati in tabelle a loro volta organizzate nel data-base
I tipi di dati - Vettoriale
Un dato “Vettoriale”
Vettoriale è sempre costituito da due componenti collegate
tra loro in maniera dinamica:
 componente geografica - indica la forma geometrica di ciascun
elemento
 componente tabellare - contiene tutti gli attributi (in forma
alfanumerica) che descrivono le caratteristiche di ciascun elemento
geometrico
I tipi di dati - Vettoriale
Ad un dato “Vettoriale” è possibile collegare dinamicamente
altri tipi di informazioni, dette “IPERMEDIALI”, quali:
– immagini (*.tiff, *.jpg, *.bmp,….)
– filmati (*.avi, *.mpeg)
– files audio
– intere applicazioni (file *.exe od altro)
– …..
attraverso dei cosiddetti Hyperlink
yp
Dati vettoriali
• La struttura vettoriale individua gli elementi del
territorio rappresentandoli fisicamente come:
- punti (pozzi, pali, alberi)
- linee (curve di livello, fiumi, strade)
- poligoni (laghi, edifici, città)
• I dati vettoriali sono dati g
geometrici memorizzati
attraverso le coordinate x, y dei punti e linee che
li compongono
• La struttura vettoriale è funzionale alla
descrizione di elementi conclusi (con propria
dimensione e spazio geografico), ma meno
pratico per descrivere informazioni che variano
continuamente come la morfologia del suolo o i
costi di accessibilità di un ospedale
Immagine vettoriale
I tipi di dati - Vettoriale
Dato puntuale
•
Punti sono coppie
di coordinate
One-to-one relation
between features in
the map and records
in the table.
table
I tipi di dati - Vettoriale
Linee sono insiemi di punti che
definiscono il proprio shape
Nodes
Dato lineare
Vertices
One-to-one relation
between features in
the map and records
in the table.
I tipi di dati - Vettoriale
Dato poligonale
•
Poligoni sono un insieme
di linee di contorno
(boundaries) che
definiscono una shape
chiusa
One-to-one relation
between features in
the map and records
in the table.
I tipi di dati - Vettoriale
•
I software in genere usano tre diverse implementazioni di dati vettoriali:
– Coverages
– Shapefiles
– Geodatabases
•
Questi tre diversi tipi di memorizzazione dei dati hanno una diversa
g di registrazione
g
dei dati.
metodologia
•
Coverages e shapefiles sono modelli file-based, mentre il modello
geodatabase è un vero e proprio database management system (DBMS)
•
Shapefile può contenere solo un tipo primitiva geometrica (linee,
punti,ecc..), a differenza della coverage e del geoDB.
I tipi di dati - Vettoriale
FEATURES
o Coverages sono contenute parzialmente nella propria cartella
ed in parte nella cartella comune INFO (da non cancellare !).
o Shapefiles è composto di almento tre files (con estensione
.shp, .shx, .dbf) fino a sette files (con estensione .sbx, .sbn, .ain
and .aih).
o Geodatabase
o E’un formato per la memorizzazione di dati relazionati (dati
geometrici, tabulari, ed immagini) in un database
management
g
system
y
((DBMS).
)
o Il geodatabase segue le fondamentali regole dei modelli
relazionali, nei quali ciascun oggetto ed i suoi attributi sono
registrati
g
in una riga
g della tabella.
o Feature Class: Una collezione di features simili (objects),
come per esempio edifici, fiumi, all’interno di una tabella
DBMS.
o Feature Dataset: Una collezione di simili feature classes che
condividono lo stesso dominio spaziale (spatial reference)
I tipi di dati - Vettoriale
Coverages
Shapefiles
Texas
Texas
Counties
Counties.shp
Counties.shx
Counties.dbf
Evap
Evap.shp
Evap.shx
p
Info
.aat
.pat
.nat
….
Evap.dbf
I tipi di dati - Raster
• Un dato “Raster” non è collegato a nessun tipo di informazione
tabellare (salvo eccezioni)
• Un raster è adatto per descrivere fenomeni continui nello spazio
(per esempio: distribuzione di inquinanti, quota, ecc..)
• U
Un dato
d t raster
t può
ò servire
i come riferimento
if i
t per l’acquisizione
l’
i i i
di dati
d ti
vettoriali
• Per lavorare con dati di tipo raster, ad alto livello, servono le estensioni
Spatial Analyst e 3D Analyst
Dati raster
• La struttura raster organizza i dati in una
matrice di celle (quadrate, esagonali o
triangolari) rappresentanti ciascuna uno
specifico valore
• I valori associati ad ogni cella possono
esprimere sia informazioni di tipo grafico
(colore tono di grigio,
(colore,
grigio ecc),
ecc) sia di tipo
descrittivo (temperatura, pendenza, ecc).
• La struttura raster è utile per rappresentare
elementi continui
• Shapes files
Immagine raster
Dati vettoriali e dati raster
• Nel modello dei dati di un GIS, i dati vettoriali e i
dati raster coesistono e si integrano a vicenda
• I dati vettoriali sono usati p
per dati discreti ((es.
rete viaria derivata dalla cartografia)
• I dati raster sono usati per dati continui (es.
umidità al suolo derivata da immagini da satellite)
• Entrambi i tipi di dati possono essere associati ad
attributi: i dati vettoriali saranno legati alle
primitive grafiche e agli oggetti, i dati raster ai
singoli pixel
Integrazione dati vettoriali e dati raster
I tipi di immagini raster
• Immagini fisiche: ogni pixel indica una misura effettuata in una zona
di territorio relativa ad una grandezza definita generalmente in modo
continuo
ti
sull territorio
t it i stesso
t
Immagine fisica
La misura può riferirsi a:
• valore medio che la
grandezza
assume
all’interno del pixel
• valore estremo
• valore che la grandezza
assume nel centro del pixel
I tipi di immagini raster
• Immagini classificate: ogni pixel assume il valore di un simbolo
relativo ad una zona di territorio. Una immagine classificata deriva da
una immagine
i
i fisica
fi i o da
d una conversione
i
R t V t
Raster-Vector
Immagine classificata
I tipi di immagini raster
• Immagini cartografiche: scansione di una carta (es. CTR) tramite
strumento rasterizzatore
Immagine
cartografica
I tipi di immagini raster
• Immagini fotografiche: fotografie di oggetti (non possono essere
ancorate al territorio con un sistema di coordinate ma possono essere
usate
t come attributi)
tt ib ti)
Immagine
fotografica
g
I tipi di dati - Raster
• Utilizza come primitiva grafica il PIXEL (Picture Element)
• Immagini in formato “*.tif”, “*.bmp”, “jpg”, MrSid,
Ecw, ….
• Immagini ERDAS-Imagine.img
ERDAS Imagine img
• Arc/Info
c/ o G
GRIDss
Il formato raster GRID
•
Nu
umber of row
ws
(x, y)
Grid datasets:
– Struttura di tipo cellulare composta da celle quadrate di ugual dimensioni
memorizzate
i t in
i righe
i h e colonne.
l
– La definizione di un GRID richiede: (1) le coordinate dell’angolo in alto a
sinistra, (2) la dimensione della cella, (3) il numero di righe, (4) il numero di
colonne e (5) il valore di ciascuna cella.
colonne,
cella
– Celle che non registrano alcun valore sono chiamate NODATA cells.
Number of columns
Cell size
si e = 50 m
Cell size
Cell size
si e = 10 m
Il formato TIN
• Triangular Irregular Network (TIN) Datasets:
– Dataset costruiti connettendo punti e linee e costruendo dei triangoli.
– I lati dei triangoli sono costruiti connettendo i punti adiacenti, così da massimizzare
ill minimo angolo
l di
d ciascun triangolo
l (tringolazione
(
l
di
d Delaunay)
l
)
– Il formato TIN è efficiente per memorizzare dati, in quanto la risoluzione varia con i
parametri dei dati spaziali.
p
p
Il formato TIN
Alcuni esempi
Il formato TIN
Confronto TIN - GRID
Vantaggi
Svantaggi
TIN
GRID
•Abilità di descrivere
superfici a diversi livelli
di risoluzione
•Efficienza nella
registrazione dei dati
•Facile da creare e da
manipolare
•Facile integrazione con
i raster DB
•“smoother”,
apparenza più naturale
delle superfici di
terreno create
•In
In molti casi richiede
una ispezione visiva e
un controllo manuale
del network
•Incapacità
Incapacità di utilizzare
varie dimensioni per il
grid così da poter
rappresentare aree di
di
diversa
complessità
l ità
Livelli di complessità dei GIS
Livello 1
– Archivio di dati consistente e completo (unico layer,
layer
inseribile in un altro sistema)
– Analisi e interrogazioni
g
di tipo
p semplice
p
Livello 2
– Organizzazione
g
di p
più layer
y di dati
– Operazioni analitiche più complesse (analisi statistica e
spaziale)
Livello 3
– Tecniche di modellizazione dati più sofisticate
– Sistema di supporto alle decisioni (“Cosa succede se …?”)
Cosa c’è nella base di dati di un GIS
Una base di dati include:
• informazioni di tipo spaziale (rappresentano la geomentria
delle entità geografiche tramite coordinate di punti);
• informazioni non spaziali
p
((semantiche o statistiche),
), per
p la
descrizione delle entità geografiche che compongono il
territorio;
• informazioni
i f
i i sulle
ll relazioni
l i i reciproche
i
h fra
f le
l diverse
di
entità.
tità
I dati inseriti in una base di dati sono in formato digitale:
• perché
hé direttamente
di
acquisiti
i i i in
i forma
f
digitale
di i l (acquisizione
(
i i i
primaria), oppure
• perché digitalizzati a partire da carte esistenti (acquisizione
secondaria)
e richiedono un supporto
pp
di tipo
p informatico.
L’informazione georeferenziata
RELAZIONI SPAZIALI
TOPOLOGIA
• E’ la disciplina matematica che si occupa di
connessione
co
ess o e e adiacenza
ad ace a di
d punti
pu
e linee
ee e che
c e
permette quindi di analizzare le relazioni spaziali fra
dati geografici.
• Una struttura dati topologica determina esattamente
come e dove sono connessi punti e linee su una carta
numerica per mezzo di congiunzioni topologiche
topologiche, dette
nodi.
• La teoria dei grafi è lo strumento utilizzabile per
rendere consistente una carta numerica descritta per
mezzo di primitive geometriche: qualsiasi
aggiornamento
i
della
d ll carta dovrà
d
à rispettare
i
i vincoli
i
li
topologici imposti alle varie entità geografiche
coinvolte.
TOPOLOGIA
• Il modello topologico è usato perché in molti casi la
descrizione
desc
o e geometrica
geo e ca di
d un
u territorio
e
o o non
o è
sufficiente a garantire l’assenza di inconsistenze nella
sua rappresentazione.
• Ad esempio, se varia la scala nominale della
rappresentazione digitale, si possono produrre
inconsistenze,
inconsistenze
come in esempio
• I vincoli topologici vanno quindi inseriti per garantire
la consistenza della rappresentazione digitale.
RELAZIONI TOPOLOGICHE
• Vengono definite in base alle primitive
topologiche (si confrontino con le primitive
geometriche corrispondenti)
RELAZIONI TOPOLOGICHE
• esempi di relazioni
» topologiche
» di prossimità
» di direzione
RELAZIONI TOPOLOGICHE
• Un GIS si dice topologicamente strutturato se
nel suo modello spaziale vengono
esplicitamente registrate le relazioni
topologiche
p
g
fra g
gli oggetti
gg
descritti,, e non solo
la descrizione geometrica (coordinate) degli
oggetti
• Esempio:adiacenza fra aree deve essere
registrata
g
in termini di codici di p
poligoni
g
associati al lato sinistro e destro di un arco
COMPONENTE SEMANTICA
• Serve per attribuire significato ai dati che
rappresentano le entità geografiche.
geografiche
• Contiene:
– Descrizione dei dati
– Interpretazione dei dati
• Il modo standard di descrivere le entità
geografiche
g
g
è dato da una classificazione p
per
categorie di tipo gerarchico, formata da classi e
sottoclassi, a cui sono associati ben definiti
codici  codifica
Esempi di codifica
Esempi di codifica
Funzionalità di un GIS/SIT
Acquisizione dati
• Attività che prevedono la raccolta, la
predisposizione e ll’acquisizione
acquisizione di informazioni
geografiche
• Il dato può essere acquisito in diversi modi:
- da banche dati già esistenti
- da rilievi in campagna
- da cartografia già esistente
- da rilievi aerei
- da
d iimmagini
i i telerilevate
l il
da
d satellite
lli
Pre-elaborazione
Attività che prepara il software GIS
all’elaborazione
all
elaborazione vera e propria e che consiste
nella conversione dei formati, nella ricerca e
correzione degli
g errori e nelle trasformazioni
Gestione di banche dati
• Attività che prevede il
controllo di tutte le
operazioni di accesso,
aggiornamento,
estrazione e inserimento
dei dati
• Esistono differenti
schemi di DBMS, ma nei
GIS lo schema
generalmente più
utilizzato e diffuso è
quello relazionale. Nello
q
schema relazionale i dati
sono concettualmente
memorizzati come una
collezione di tabelle
tabelle.
Alcuni campi comuni fra
le differenti tabelle sono
utilizzati come chiave di
relazione.
Analisi spaziale
• E’ la funzione più importante di un GIS, quella che lo
caratterizza in maniera univoca e lo differenzia dagli altri
sistemi di informazione e trattamento dei dati
• Le principali funzioni di analisi spaziale sono:
•
•
•
•
•
Query, selezioni
Q
l i i spaziali,
i li riclassificazioni
i l
ifi
i i ed
d aggregazioni
i i
Sovrapposizioni ed integrazioni (overlay mapping)
Generazione di aree di rispetto (buffer)
Analisi di rete
Analisi geostatistica
Query
• Le operazioni di query si attuano attraverso
una “grammatica”
grammatica per convenzioni e simboli e
in un sistema GIS possono essere indirizzate
sia agli oggetti grafici sia direttamente ai
d t b
database
ad
d essii correlati.
l ti
Esempio: quale comune ha più di 10.000
abitanti?
• La risposta che ci verrà fornita dal software
che stiamo utilizzando ci individuerà a
schermo ll’oggetto
oggetto che stiamo cercando tra i
tanti presenti in uno strato informativo e tutti i
dati ad esso legati mediante il registro relativo
contenuto
t
t nell database.
d t b
Dati di partenza
Per creare una mappa tematica servono:
• geometria
i (primitive:
( i i i
punti,
i linee
li
e/o
/ aree))
• attributi che si vogliono rendere sulla mappa
(ovviamente collegati)
Nel modello vettoriale un attributo corrisponde ad
una colonna della tabella associata alle primitive
geometriche (punti, linee e aree).
• In cartografia numerica gli strati informativi
possono essere separati
Sovrapposizione (overlay)
–
La funzione di overlay consiste nel sovrapporre e
intersecare
e seca e d
diversi
e s s
strati
a informativi
o a
(layer)
( aye )
– Le sovrapposizioni (overlay) possono essere
suddivise in tre categorie
g
p
principali:
p
• punti su poligoni (es. traliccio)
• linee su poligoni (es.
(es strada)
• poligoni su poligoni (es. fabbricato)
– La possibilità di sovrapporre carte diverse riportanti
informazioni sulla geologia, la copertura vegetale,
ll'acclività
acclività, la fratturazione della roccia permette ad
esempio di determinare le zone potenzialmente
predisposte al dissesto
Sovrapposizione (overlay)
Sovrapposizione (overlay)
Topografia
Idrografia
Confini
Aree di rispetto (buffer)
• E’
E una funzione che permette di creare un
un'area
area
di rispetto (un poligono) intorno agli elementi
geografici
g
g
che sono p
presenti nel database
• Il buffering permette ad esempio di
determinare delle zone non edificabili intorno a
fiumi, laghi, mare.
Aree di rispetto (buffer)
Buffer
Carte a isolinee
• La distribuzione di un attributo è data
rappresentando linee che congiungono punti
con lo stesso valore.
• Di solito sono date linee a passo costante
dell’attributo (es. una curva di livello ogni 10
metri), in questo modo si crea ll’illusione
illusione della
terza dimensione.
• La densità delle curve deve tenere conto della
precisione dei valori dell’attributo (es. curve di
livello su mappe a scala diversa ->
> passo
diverso).
Modelli Digitali del Terreno DTM
• Rappresentazione digitale del terreno, adatta
all’elaborazione
all
elaborazione automatica con il calcolatore.
calcolatore
• Descrizione numerica dell’andamento
altimetrico del terreno.
terreno
• Insieme di coordinate ottenute attraverso il
campionamento
i
t (regolare
(
l
o irregolare)
i
l
) di punti
ti
da parte di opportuni algoritmi.
Rappresentazioni 3D
• Si può usare una rappresentazione 3D
(tipicamente assonometrica) per rappresentare
un attributo attraverso l’“altezza” associata alle
p
primitive.
• Può essere utilizzata sia per campi scalari (es.
DTM) che per entità (es. aree che
rappresentano nazioni).
• L’atlezza
L atlezza può rappresentare una altezza reale
(es DTM, altezza degli edifici) oppure un
attributo qualunque (non necessariamente una
lunghezza).
Scala
• Il concetto di scala sembra superato in
cartografia numerica perche e possibile
visualizzare/stampare con qualunque
ingrandimento,
g
, dato che le coordinate sono
assolute.
• In realta la scala dipende dalla precisione delle
coordinate.
• Scala nominale: scala a cui la stampa della carta
ha gli stessi requisiti metrici della carta
tradizionale (precisione errore di graficismo 0.1
mm).
Scala
La scelta della dimensione degli oggetti geometrici dipende:
•
Dall’ applicazione e utilizzo
Dall
•
Dalla scala di rappresentazione delle entità geografiche
•
In alcune applicazioni
pp
p
posso rappresentate
pp
le stesse entità
geografiche con dimensioni diverse a seconda della scala.
– Es. le città su una mappa della rete viaria di interconnessione
•
sono punti, mentre se si rappresentano su una mappa della rete
viaria locale sono poligoni
•
L utilizzo di poli
L’utilizzo
poli-linee
linee e poligoni introduce approssimazione e
imprecisione nella rappresentazione ma permette maggior
efficienza nel retrieval
Cartografia digitale
• La cartografia digitale (o numerica) rappresenta
ll’insieme
insieme di geometria,
geometria attributi e metadati in
forma digitale.
• L’approccio
L approccio moderno alla cartografia digitale
consiste nel memorizzare i dati in un unico
database spaziale, che gestisce tutti gli aspetti
della cartografia, la cui distribuzione avviene in
diversi modi: servizi ((WMS,, WFS,, ecc.)) e file.
• La disponibilità di dati è spesso il fattore
limitante rispetto all
all’impiego
impiego di strumenti GIS.
Cartografia digitale nazionale - I
L’ente produttore di cartografia ufficiale in Italia è
ll’Istituto
Istituto Geografico Militare Italiano (IGMI
http://www.igmi.org/).
• Caratteristiche principali:
• Sist. di rif./proiez. Roma40/Gauss Boaga ED50/UTM - WGS84/UTM ((quelli
lli effettivamente
ff tti
t
usati dipendono dal prodotto)
• Scale 1:25.000-1:50.000-1:100.000
• Formati DWG per i vettoriali, BMP o Tiff+Tfw
per i raster
Cartografia digitale nazionale
Principali prodotti:
Dati vector (ED50/UTM) orografia relativa a:
•
carta serie 25V (tavoletta) e 25 (sezione) alla scala 1:25.000
•
carta serie 50 ((foglio)
g ) alla scala 1:50 000
•
carta serie 100V (foglio) alla scala 1:100 000
•
Dati raster (ED50/UTM o WGS84/UTM)
•
Cartografia alla scala: 1:25 000, 1:50 000 e 1:100.000; RGB:
immagine tiff+tfw
•
Carta
C
t iinternazionale
t
i
l “Il Mondo”
M d ” serie
i 1501 (JOG) alla
ll scala
l 1:250
1 250
000; color coded: strati separati, BMP
•
Carta internazionale “Il Mondo” serie 1404 alla scala 1:500 000;;
color coded: strati separati, BMP
•
Carta internazionale “Il Mondo” serie 1301 allascala 1:1 000 000;
color coded: strati separati,
separati BMP
Cartografia digitale nazionale
• DTM (Digital Terrain Model) (UTM-ED50)
formato “ASCII
ASCII o BINARIO”
BINARIO .
• Grigliato in coordinate piane, passo 20 m
• Grigliato in coordinate geografiche, passo 1 e 3
di arco
Cartografia catastale
La cartografia catastale ha lo scopo di indicare le proprietà e
consistenza di terreni.
• Si usa una proiezione di Cassini-Soldner, afilattica,
policentrica: ogni centro é di solito un vertice
trigonometrico di ordine superiore (I o II ordine).
ordine)
Caratteristiche principali:
• Si
Sist.
t di rif./proiez.
if /
i
elliss.
lli
di Bessel
B
l orientato
i t t a Genova
G
(mareografo)/Cassini Soldner; in corso conversione a
Roma40/Gauss-Boaga
• Scale 1:4 000-1:500 a seconda delle dimensioni medie delle
particelle in zona
• Formati raster: tiff; vettoriale: CXF o CML, ASCII, derivano
da XML+Java,
Carta geologica
• Carta alla scala 1:100 000, completata nel
1976 basata sul 1:100 000 IGMI.
1976,
IGMI
http://www.apat.gov.it/Media/carta_geologica_italia/default.htm
• Il p
progetto
g
CARG, p
partito nel 1988, dovrebbe
realizzare la nuova carta geologica nazionale
alla scala 1:50 000 (completati 250 fogli su 652
• http://www.apat.gov.it/Media/carg/index.htm
• Alcune regioni (es. Emilia Romagna) hanno
realizzato carte geologiche basate sulla Carta
tecnica ((scale 1:10 000 - 1: 5 000)) disponibili
p
in
formato digitale, visualizzabili on-line ma non
scaricabili.
Cartografia regionale
• La cartografia tecnica è di competenza regionale (o
provincie autonome).
• Sist. di rif./proiez. Roma40/Gauss-Boaga - WGS84/UTM
Scale 1:10 000-1:5 000 a seconda delle Regioni Formati
tipicamente tiff+tfw (raster) e Shape (vettoriali)
• I prodotti realmente disponibili e le modalità di acquisizione
cambiano da Regione a Regione.
• Alcune cartografie regionali sono parzialmente scaricabili
on-line, vedi ad es.
http://wiki.gfoss.it/index.php/Geodati_Regioni
Altra cartografia
• Esistono prodotti cartografici o assimilabili
prodotti da compagnie private.
private
• Ad esempio in Italia sono molto usate le
ortofoto a colori delle serie “Volo
Volo Italia xxxx
xxxx”,
dove xxxx indica l’anno di realizzazione, della
• C
Compagnia
i G
Generale
l Ri
Riprese Aeree
A
di Parma
P
(la
(l
risoluzione cambia a seconda dell’anno di
realizzazione tipicamente si hanno pixel di 1 o
realizzazione,
0.5 m).
Altra cartografia
Altri prodotti:
• iimmagini
i i da
d satellite
lli con caratterstiche
i h molto
l
diverse a seconda del tipo di sensore immagini
da aereo le immagini recenti son in genere
fornite già ortorettificate, quelle storiche
devono essere ortorettificate
• carte turistiche - piccola scala - sentieri non
hanno interesse tecnico se non per applicazioni
particolari
Definizioni:
•
•
•
•
GIS liberi (free)
GIS a codice aperto (open source)
GIS proprietari
GIS commerciali
Definizioni:
L espressione "software
L'espressione
software libero
libero" o “free
free software
software” si
riferisce alla libertà dell'utente di eseguire, copiare, distribuire,
studiare, cambiare e migliorare il software.
Nel 1998 nasce il software “open source” o a “codice
aperto .
aperto”
Per il movimento Open Source, il fatto che il software debba
p
o meno è un p
problema p
pratico,, non
essere a codice aperto
un problema etico.
Quindi
Q
i di i due
d
movimenti
i
i (del
(d l software
f
lib
libero
e del
d l software
f
open source) sono in disaccordo sui principi di base, ma sono
più o meno d
d'accordo
accordo sugli aspetti pratici.
L’opposto del software libero è il “software
proprietario” (per questi software l’utilizzo, la
ridistribuzione o modifica sono proibiti o sono
sottoposti a vincoli e permessi).
Il “software commerciale” è software
sviluppato allo scopo di guadagnare dal suo uso.
La maggior parte del software commerciale è
proprietario ma c
c'è
è software libero
commerciale, e c'è software non commerciale
non libero.
OSGeo: (Open Source Geospatial Foundation)
Sito web: http://www.osgeo.org/
La Open Source Geospatial Foundation è stata creata per produrre e
supportare il miglior software open source per la geomatica.
LL'obiettivo
obiettivo della fondazione è quello di incoraggiare ll'uso
uso e lo
sviluppo collaborativo dei progetti che fanno parte della comunità. Il
sito web serve come portale per utenti e sviluppatori al fine di
condividere idee e progetti.
progetti
GFOSS.it: (Associazione Italiana
per l'Informazione Geografica
Libera )
Sito web: http://www.gfoss.it/
Il complesso mondo dei GIS:
Desktop GIS
Internet GIS
WebGIS
GeoServizi
GeoCataloghi
WMS/ WFS/WCS
WPS
Mobile GIS
GPS
Interoperabilità
Infrastrutture di dati spaziali
Internet
Portali e
Piattaforme di
servizi
Rete
Wireless
Esempi di tecnologie:
Desktop GIS
GRASS: http://grass.itc.it/
p //g
/
OSSIM: http://www.ossim.org/
Quantum GIS: http://www.qgis.org/
OpenJUMP: http://openjump.org/
http://openjump org/
E
Esempi
i di tecnologie:
t
l i
Servizi di Web Map e Web Feature (GIS internet)
Mapserver: http://mapserver.gis.umn.edu/
Geoserver: http://docs.codehaus.org/display/GEOS/Home
Interfacce di navigazione e consultazione
ka-map!
p mapper
p.mapper
Chamaleon
CartoWeb
Il LIVE-CD
Il LiveCd è stato pensato per chi non ha mai usato un sistema operativo
GNU-Linux e teme quindi di non sapersi districare con le procedure di
installazione e configurazione. Con il liveCD il sistema viene caricato
direttamente dal CD come se fosse installato nel disco fisso.
• GRASS x
x.x.x
xx
• QGIS 1.6
• PostgreSQL 8.1.5
• PostGIS 1
1.2.1
21
• GDAL 1.4.0
• Proj 4.5.0
• R 2.4.1
• PgAdmin 1.4.3
Carte tematiche
• La carte tematiche servono a visualizzare un
“tematismo”
tematismo dei dati,
dati cioè visualizzazione di un
particolare attributo di primitive geometriche
(punti,, linee e aree).
(p
)
• Per
P creare mappe ttematiche
ti h sii usano:
– grafica per scegliere i tipi di linee ed i colori per
rendere
d
un attributo
ib
– simboli per indicare un attributo
– statistica per scegliere le classi in cui
raggruppare i valori che assume l’attributo
Database geografico
g g
• La necessità di archiviare grandi
moli di dati ha trovato una
soluzione nell'utilizzo di
database geografici
• Rispetto ai database tradizionali,
neii database
d t b
geografici
fi i è
contenuta anche la geometria
degli oggetti e non più solo gli
attributi
Quantum GIS
•
QuantumGIS (QGIS) è un software Open
Source che permette di visualizzare
visualizzare,
interrogare, editare carte, creare stampe ed
effettuare semplici analisi spaziali
– QGIS usato come interfaccia del più
potente software GIS Open Source
GRASS permette di realizzare
complesse operazioni di analisi
geografica quali la modellistica spaziale
e l'analisi di immagini satellitari
•
Per avviare QGIS, dopo aver seguito le
semplici operazioni di installazioni come
riportate nel relativo manuale e dopo aver
copiato sul vostro computer i dati contenuti
nel CD
CD, cliccate sulla icona QGIS presente
sul vostro desktop
Quantum GIS
Q
•
L'interfaccia di QGIS può essere
s ddi isa in sei sezioni:
suddivisa
se ioni
•
1) Barra del menù
– fornisce accesso alle varie
funzioni di QGIS utilizzando un
menù a tendina
•
2)) Barra d
degli
li strumentii (icone)
(i
)
– fornisce l'accesso alla maggior
parte
pa
te delle
de e funzioni,
u o , più
p ù le
e
funzioni per l'interazione con la
mappa. Ogni elemento della barra
degli
g strumenti ha una g
guida:
tenete il vostro mouse sopra
l'elemento e verrà visualizzata
una breve descrizione della sua
funzione
Quantum GIS
3) Legenda
– regola la visibilità e la disposizione
"z" dei livelli. Con disposizione "z"
si intende l'ordine
l ordine di
sovrapposizione dei livelli: quelli
elencati più vicino alla parte
superiore della legenda sono
disegnati sopra quei livelli elencati
nella parte più bassa
4) A
Area di visualizzazione
i
li
i
– questa è l'area in cui le mappe
vengono
g
visualizzate. La mappa
pp
visualizzata in questa finestra sarà
il risultato dei livelli vettoriali e
raster che avete scelto di caricare
Quantum GIS
Q
5) Mappa panoramica
– fornisce una vista completa dei livelli
aggiunti ad essa. E' possibile spostare il
rettangolo rosso che mostra la tua
estensione
t
i
di visualizzazione
i
li
i
attuale,
tt l la
l
mappa visualizzata si modificare in
accordo con questa operazione
6) Barra di stato
– mostra la posizione del mouse in base
alle coordinate della mappa (per esempio
metri o gradi decimali). La barra di stato
inoltre mostra la scala di visualizzazione
QGIS – Impostazioni di base
• I nostri dati sono associati al
sistema di proiezione UTM
EDL79 che ha come unità di
misura il metro lineare
• QGIS è in grado di riconoscere
il sistema di proiezione
associato ai dati geografica non
l'unità di mappa
• Scegliamo il percorso
Impostazioni → Proprietà del
progetto dalla Barra del menù e
i
impostiamo
ti
l'opzione
l'
i
Metri
M t i
nella sezione Unità di mappa
nella linguetta Generale