COS'E' UN SISTEMA INFORMATIVO TERRITORIALE
Il G.I.S. è strutturato in componenti base:
Hardware - Rete - Software
Informazioni - Persone - Metodi
= Geographic Information System
I G.I.S. permettono di effettuare operazioni
standard proprie dei database più comuni,
quali l’archiviazione, la manipolazione e
l'analisi dei dati con i vantaggi specifici derivati
dalla possibilità di visualizzare graficamente i
dati e gli eventuali risultati.
Il processo di elaborazione
MODELLO VETTORIALE
E
MODELLO RASTER
Nel modello vettoriale le informazioni geografiche, che rappresentano la "realtà" sono ricondotte a forme
semplici dette primitive geometriche: punti linee poligoni
Ad esempio la viabilità può essere rappresentata attraverso linee, le stazioni di monitoraggio attraverso
punti e le aree coltivate con poligoni.
Ad ogni elemento geografico corrisponde uno o più attributi o elementi descrittivi e la sua esatta posizione
geografica si esprime in coordinate; le informazioni spaziali sono codificate e memorizzate come una
collezione di coordinate x, y.
La localizzazione di un oggetto puntuale, come un pozzo o un albero, può anche essere rappresentata come
una singola coppia di coordinate.
Oggetti lineari come strade e fiumi possono essere memorizzati come una stringa di coordinate x, y. Gli
oggetti poligonali, come zone di vendita o bacini idrici, sono memorizzati come aree omogenee perimetrate.
Il processo di elaborazione
MODELLO VETTORIALE
E
MODELLO RASTER
Nel modello vettoriale ogni primitiva descrive un oggetto del mondo reale.
Nel modello raster ciascun pixel esprime il valore di una certa grandezza in un punto e quindi non descrive
un oggetto ma misura una parte di un oggetto.
Cercare di capire l’informazione contenuta in un’immagine è un processo che ci porta con continuità dal modello
raster al modello vettoriale.
Il processo di elaborazione
Passaggio da dato raster a dato vettoriale
Dato raster
classificazione
accorpamento
Dato vector
vettorizzazione
Le immagini possono essere usate come sorgente per i temi ma non
hanno tabelle associate; gli elementi che compaiono possono essere
digitalizzati per creare un nuovo tema in formato shape.
Il processo di elaborazione
Un'immagine raster è costituita da un insieme di celle e risulta simile ad una
mappa scannerizzata o una foto. Ad ognuna di queste celle (pixel)
corrisponde un valore.
“gruppi” di informazioni, accomunate da una caratteristica o “tema” comune, andranno a
costituire diversi “livelli” o “strati” informativi, “layer”.
Il modello vettoriale e' estremamente utile per descrivere fenomeni discreti, ma risulta
meno adatto per descrivere fenomeni continui, quali temperatura, precipitazioni, quota,
pendenza, fenomeni che rappresentano un'unica grandezza che varia continuamente nello
spazio.
Il modello raster si e' sviluppato proprio per descrivere fenomeni continui.
FUNZIONI DI UN G.I.S.
Inserimento dati -Trattamento dati - Gestione dati - Ricerca e Analisi - Visualizzazione
Inserimento dati
I dati geografici devono essere convertiti in un idoneo formato
digitale ( vettoriale o raster). Il processo di conversione è denominato
digitalizzazione. Il “data entry” può essere anche la compilazione tabellare.
Trattamento dati
I dati richiesti da uno specifico progetto GIS necessitino di essere trasformati o manipolati per renderli compatibili con il
sistema. Prima che tali informazioni possano essere integrate, devono essere ricondotte ad una medesima scala (livello di
dettaglio o accuratezza). Tale trasformazione può essere solo temporanea per scopi di visualizzazione o permanente per
eseguire analisi. La tecnologia GIS offre molti strumenti per manipolare i dati spaziali e per eliminare le informazioni non
necessarie.
Gestione dati
Per piccoli progetti GIS può essere sufficiente memorizzare le informazioni geografiche come semplici files. Naturalmente,
quando volume dei dati e numero degli utenti aumentano, è preferibile utilizzare un DBMS (Database Management System)
cioè un software per la gestione del database, per memorizzare, organizzare e gestire i dati. Esistono molti differenti
modelli di DBMS, ma nel GIS il più utilizzato e' il modello relazionale, che memorizza i dati come una collezione di tabelle.
Campi comuni in differenti tabelle ne consentono il collegamento.
FUNZIONI DI UN G.I.S.
Ricerca
ed
analisi
Avendo a disposizione un GIS e informazioni
geografiche, e' possibile interrogare il sistema semplici
domande
(query)
o
analisi
più
complesse.
Visualizzazione
Per molti tipi di operazioni geografiche il risultato finale e'
rappresentato nel modo ottimale come mappa o grafico. Le
mappe sono molto efficaci per memorizzare e comunicare
informazioni geografiche e, attraverso il GIS la
rappresentazione su mappe può essere integrata con report,
viste tridimensionali, immagini fotografiche ed altre
rappresentazioni
multimediali.
CARTOGRAFIA E G.I.S.
Una carta geografica è una rappresentazione approssimata della realtà in cui sono mostrate le localizzazioni degli oggetti del
territorio rispettando le loro relazioni spaziali. La rappresentazione è in scala e simbolica, oltre ad essere parziale, poiché
vengono mostrate solo le caratteristiche della realtà più significative relativamente alle finalità e tematicità della mappa. Il
"rapporto di scala” si definisce quindi come rapporto tra la distanza sulla mappa e la distanza sulla superficie terrestre. Più
piccolo è il denominatore, maggiore è la scala. Generalmente una mappa a grande scala, come la mappa di una città o di una
sua parte, copre una piccola area in maggior dettaglio. Una mappa a piccola scala, come una mappa di una regione, copre
un'area più grande ma a minor dettaglio. In un G.I.S. gli oggetti sono memorizzati all’interno del sistema con le loro coordinate
assolute e pertanto si parla di scala nominale, ossia il massimo rapporto di scala a cui possa essere riprodotta mediante stampa
una carta derivata da un livello informativo contenuto in un G.I.S.
Una carta geografica è la rappresentazione sul piano di “oggetti” posizionati sulla superficie terrestre (geoide). Il procedimento
che permette di “trasferire” gli elementi del territorio su un piano cartografico è la proiezione (o rappresentazione)
cartografica.
Sistema cartografico UTM Sistema universale di rappresentazione con proiezione cilindrica Trasversa di Mercatore I fusi sono
ampi 6° e sono numerati da ovest verso est. L’Italia rientra quasi per intero nei fusi 32 e 33.
Georeferenziazione
In un sistema informativo territoriale ogni dato, vettoriale o raster che
sia, deve essere georeferenziato. Ogni punto del livello informativo deve
possedere delle coordinate inquadrate nel sistema di riferimento
cartografico adottato. I diversi livelli informativi contenuti nel sistema,
per poter essere confrontati spazialmente tra di loro devono essere
georeferenziati nello stesso sistema di riferimento oppure con
operazioni di trasformazione di coordinate rendono possibile la
sovrapposizione dei livelli informativi (software TRASPUNTO). Il G.I.S.
può contenere tool di conversione di coordinate. La georeferenziazione
permette di interrogare il sistema sulla posizione di un generico oggetto,
oppure è possibile misurare distanze ed aree ed avere il risultato in
termini reali e non in scala, come in una normale carta geografica
analogica.
Dato gis: componente geometrica
componente descrittiva
Il dato geografico è costituito da due componenti: geometrica, che descrive graficamente e
spazialmente la posizione, la topologia degli oggetti attraverso punti, linee, aree, pixel, e
descrittiva, alfanumerica, non spaziale, che esprime il valore di una grandezza e si manifesta
in una serie di attributi che descrivono le caratteristiche degli oggetti generalmente
organizzati in tabelle. Ogni singolo oggetto contenuto in un livello informativo territoriale
(layer) è una feature, mentre più oggetti della stessa tipologia sono definiti feature class (es.:
asta fluviale → feature; livello informativo “reticolo idrografico” → feature class). I dati
geografici, costituiti dalla combinazione degli elementi della cartografia numerica, sono
meglio specificati da:posizione geografica;attributi;relazioni spaziali,fattore tempo. La
posizione geografica descrive la collocazione di un oggetto in termini nominali) oppure in
termini metrico-quantitativi, in cui le posizioni sono definite e georiferite in un sistema di
coordinate noto.
Gli attributi definiscono e
caratterizzano i dati geografici.
Ad esempio, se si considera
come oggetto un bosco, sono
suoi attributi la composizione
delle specie, l’altezza degli
alberi, etc. Gli attributi sono
chiamati
dati
non-spaziali
poiché non possiedono una
connotazione
posizionale
intrinseca; essi non variano
rispetto a cambi di scala e/o
proiezione perché non hanno
locazioni permanenti rispetto
ad altre entità.
Il metadato
L’ accuratezza e la precisione di un gruppo di dati è un elemento importante in un GIS. Dati apparentemente
raccolti e preparati con cura possono essere inseriti o associati in una base di dati in modo incorretto o
inopportuno per il tipo di uso che se ne deve fare. E’ pertanto importante conoscere informazioni dettagliate
quando si intende acquisire dei dati da inserire nel proprio GIS. Il metadato, ovvero il dato del dato, rappresenta la
carta d’identità dei dati stessi. Per meta-data si intende l’informazione descrittiva di gruppi di dati (data sets), dove
data set è definito come il raggruppamento logico di uno o più oggetti o gruppi di informazioni immagazzinati in
modo fisico o elettronico. I componenti dei metadati comprendono elementi che permettono di identificare i dati,
i proprietari e le condizioni di accesso ai dati, descrivere il tipo di rappresentazione cartografica utilizzata, il
contenuto e l’elaborazione seguita, la qualità dei dati.
La Direttiva 2007/02/CE
detta direttiva
INSPIRE
(Infrastructure
for
Spatial
Information
in
Europe)
istituisce
un'Infrastruttura per l'informazione territoriale
nella Comunità Europea , entrata in vigore il 15
maggio 2007.
DATABASE E DATABASE GEOGRAFICO
I database sono sistemi che permettono l’archiviazione, la manipolazione ed il recupero di informazioni. Il
database relazionale (RDBMS) (Relational Database Management System) è l’architettura più
comunemente utilizzata, sia per dati alfanumerici, sia per i dati spaziali. Il cuore di un Sistema Informativo
Territoriale è infatti un database relazionale che contiene dati alfanumerici ed i collegamenti ai relativi
elementi geometrici.
Un database relazionale è uno strumento che serve per archiviare, proteggere, manipolare e recuperare le
informazioni. Generalmente una banca dati è strutturata al fine di poter permettere l’accesso a più utenti,
garantire l'integrità dei dati, eseguire funzioni di analisi e ricerca degli stessi. Le caratteristiche principali di
un database secondo il modello relazionale sono elencate di seguito: tutti i dati sono rappresentati
attraverso la disposizione ordinata in righe e colonne, chiamata tabella in ogni posizione riga/colonna della
tabella vi è un solo valore tutte le operazioni sono eseguite su un’intera tabella ed il risultato è un’intera
tabella e quindi può essere utilizzata come input di un’altra operazione.
Geodatabase
In un Geodatabase possono essere memorizzati tutti i tipi di dati:
Vettoriali, Raster, 3D, Tabelle, Network (reti tecnologiche), Indirizzi,
CAD ed altri. Ma la principale peculiarità del Geodatabase è quella
di descrivere i dati sotto forma di “oggetti”, mettendo l'utente di
fronte a concetti più semplici ed intuitivi che semplificano l’uso del
GIS. Ciò viene ottenuto grazie al fatto che i dati hanno un
comportamento "intelligente", incorporando regole e proprietà che
è possibile definire molto semplicemente.
Le tabelle
Le operazioni che è possibile effettuare all’interno di un database relazionale sono molteplici e tra le più
importanti si possono elencare:Creazione, editing di tabelle (e geometrie in un G.I.S.) e associazioni:
operazioni basilari che riguardano la progettazione, la strutturazione e l’inserimento di dati nel
database.Visualizzazione dati.Ordinamento dati: operazioni che permettono di riordinare i dati secondo
criteri definiti.Interrogazione dati (query) - in un G.I.S. anche query spaziali: processi di estrazione di dati
secondo criteri logici (e spaziali in un G.I.S.) anche molto complessi.Calcoli: calcolo dei valori di un campo
sulla base dei valori di altri campi.
Nel database relazionale le tabelle sono i “contenitori” di dati. Una tabella è strutturata in righe (record) e
colonne (campi o attributi).Il record è l’entità minima di una tabella. Il numero dei record può variare da 1
ad un numero elevatissimo e può modificarsi durante la vita della tabella.Il campo rappresenta una
specifica caratteristica (attributo) del record. Anche il numero di campi può variare da 1 ad un numero
teoricamente molto elevato. Il modello relazionale prevede che ogni tabella possieda almeno un indice,
ossia un campo, generalmente numerico, il cui valore è unico per ogni record. L’indice permette di
individuare univocamente un record, rendendo impossibile l’esistenza di due record identici.
QUERY
In un sistema informativo geografico sono possibili due tipi di query:query sugli attributi (o query
semplici o query aspaziali);query spaziali.Un terzo tipo di query è quello misto che nasce dalla
combinazione dei due tipi sopra elencati.
Query attributi
SELECT * FROM <livello informativo>WHERE
<condizioni>
dove * indica: tutti i campi.
Query spaziali
selezione a video mediante puntatore;selezione
sulla base della distanza;selezione sulla base di
elementi contenuti;selezione sulla base di
elementi che contengono.
Operazioni con le tabelle
Join
Operazioni con le tabelle
relate
TOPOLOGIA
La topologia definisce le relazioni spaziali tra gli oggetti, quindi nella tecnologia G.I.S. permette di esplicitare una serie di
relazioni tra primitive geometriche che conducono al fatidico passaggio da un semplice disegno ed un modello della
realtà.Per comprendere il significato di topologia e di relazioni spaziali tra primitive geometriche si osservi la figura seguente
dove sono disegnate tre aree (A, B, C ) adiacenti tra di loro. Se operassimo una semplificazione nella geometria di ogni area
rimuovendo di volta in volta dei punti nei bordi di ogni area, le forme geometriche chiaramente subiranno una profonda
modifica, mentre i rapporti spaziali rimarrebbero invariati. Esiste poi un limite oltre il quale non si può andare (ultima figura)
se non modificando i rapporti di adiacenza tra le tre aree, quindi modificando la struttura topologica.
ANALISI SPAZIALI SU DATI VETTORIALI
Esistono molteplici operatori spaziali disponibili, anche in funzione dei pacchetti software
G.I.S. in uso. In questa sede se ne affronteranno solo alcuni ritenuti tra i più importanti,
rimandando per ulteriori dettagli alla specifica documentazione del software utilizzato.
Operazione di Clip;
Operazioni di Intersezione;
Unione di Unione;
Operazione di Buffering.
ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER
In funzione delle modalità operative, gli operatori di map algebra sono raggruppabili
in quattro gruppi principali:
operatori locali,operatori zonali,operatori focali,operatori globali.
ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER
operatori locali
consentono di confrontare ogni cella sovrapposta dei
layer di ingresso per fornire il risultato in un nuovo layer
ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER
operatori locali
riclassificazione
modello digitale del terreno riclassificato sulla base di tre
fasce altimetriche (0 – 500; 501 – 1300; 1301 – 2200 m
slm) alle quali sono stati assegnati i nuovi valori 1, 2 e 3.
ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER
operatori zonali
operatori focali
POTENZIALITA’ DI UN GIS
LAYOUT in G.I.S.
LAYOUT in G.I.S.
