Introduzione al GIS Pianificazione Urbanistica

Corso di Pianificazione Urbanistica
INTRODUZIONE
Introduzione al GIS
Università di Palermo - Scuola Politecnica
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile
Anno accademico 2016-2017
Pianificazione Urbanistica
Ing. Roberto Raimondi
Introduzione al GIS
Roberto Raimondi (2016-2017)
Corso di Pianificazione Urbanistica
INTRODUZIONE
Introduzione al GIS
Roberto Raimondi (2016-2017)
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Introduzione al GIS
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Introduzione al GIS
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Introduzione al GIS
GIS (Geographic Information Systems)
SIT (Sistemi Informativi Territoriali)
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Introduzione al GIS
Definizioni
I GIS sono degli strumenti per l’analisi e la gestione dei dati geografici,
attraverso i quali è possibile:
•Raccogliere
•Modellizzare
•Manipolare
•Analizzare
•Presentare
I dati gestiti dagli strumenti GIS sono georeferenziati, ovvero sono riferiti
geograficamente.
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Introduzione al GIS
Sistema di coordinate
La georeferenziazione di un
elemento, dipende dal sistema di
coordinate con cui è stato rilevato.
I sistemi di coordinate si differenziano
in funzione del metodo
di
proiezione del mondo reale su una
determinata superficie. (es. GaussBoaga)
I più utilizzati in Italia sono:
•Roma 40
•GE52
•ED50
•WGS84
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Introduzione al GIS
Layer
I dati raccolti, vengono suddivisi in livelli (layer), che permettono la
realizzazione di carte con varie informazioni sovrapposte.
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Introduzione al GIS
Tecnologie Geografiche
GIS (Geographic Information Systems)
Processo di modellizzazione del mondo reale.
GPS (Global Positioning Systems)
Sistema di posizionamento e navigazione civile.
RM (Remote Sensing)
Metodo di raccolta di informazioni, quantitative
e qualitative, sulla Terra.
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Introduzione al GIS
Il GIS
Il GIS è composto da diversi tipi di software:
•(Image Processing) Elaborazione numerica dei dati per modificare
un’immagine digitale.
•(CAD) Disegno vettoriale e modifica di dati spaziali.
•(DataBase) Creazione, gestione ed interrogazione dei dati accumulati.
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Introduzione al GIS
Il GIS
Il GIS quindi non è soltanto una base cartografica digitale o un insieme
di software, ma:
Un modello di rappresentazione del mondo reale, ovvero
un metodo di lavoro.
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Introduzione al GIS
Campi di applicazione
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Agricoltura (uso del suolo)
Ecologia e conservazione del paesaggio
Gestione delle risorse naturali
Catasto
Protezione civile
Geografia
Gestione di dati amministrativi
Gestione di infrastrutture
Redazione mappe e banche dati
Rilievo e topografia
Trasporti e logistica
Urbanistica
…
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Introduzione al GIS
Fasi
Il ‘’metodo’’ GIS è composto sostanzialmente di 5 fasi, che permettono di
arrivare a una rappresentazione del mondo reale:
Mondo reale
Raccolta dati
Archiviazione
Analisi
Presentazione
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Introduzione al GIS
INTRODUZIONE
Utilizzo di dati
I GIS consentono di archiviare i dati e metterli in relazione fra di loro, in
funzione delle esigenze.
I dati si dividono in:
•Elementi grafici (punti, linee e aree)
•Immagini
•Attributi associati agli elementi
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Introduzione al GIS
Tipi di analisi
Al software gli si può ‘’chiedere’’ di fare delle analisi di vari tipi, attraverso le
query (letteralmente interrogare):
•Posizione: Che cosa c’è in…?
•Condizioni: Dove è…?
•Trend: Che cosa è cambiato da…?
•Distribuzione spaziale: Come sono distribuiti…?
•Modellizzazione: Cosa succede se…?
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Introduzione al GIS (Geographic Information
Introduzione
Systems)
al GIS
Funzioni
•
Immissione e verifica dei dati.
•
Trasformazione dei dati (trasformazione di coordinate, editing,…)
•
Immagazzinamento dei dati (ad esempio nei DB)
•
Analisi (creazione di nuove informazioni)
•
Output dei risultati (digitali, cartografici, web,…)
•
Modelli di dati geografici (composti da aspetto spaziale, qualitativo e
semantico)
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Introduzione al GIS
Cartografia
Una carta è la rappresentazione grafica del mondo reale, quindi lo
strumento prettamente grafico della complessità del GIS.
Le più semplici sono le mappe topografiche (strade, uso del suolo,…),
ma possono essere realizzate mappe più complesse (specialistiche) che
rappresentino elementi non fisici della realtà, come la temperatura, la
pressione,…
La carta è composta da:
•Coordinate associate agli elementi(punti, linee, aree)
•Relazioni tra elementi
•Attributi degli elementi
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Introduzione al GIS
Relazioni tra elementi
Esistono tre tipi di relazioni:
•Direzionali
•Topologiche
•Di vicinanza
Le relazioni direzionali riguardano l’orientamento di un elemento rispetto a
un altro (a nord, a sud,…)
Le relazioni topologiche riguardano la disposizione di una carta rispetto a
un’altra (equivalenza, contenimento, adiacenza e separatezza)
Quelle di vicinanza riguardano la distanza di un elemento rispetto a un altro
(vicino, lontano,…)
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Introduzione al GIS
Piani informativi
La cartografia è composta da diversi piani informativi, che possono
essere uniti per realizzare cartografie con le informazioni necessarie.
Alcuni tipi di piani informativi sono:
•Reticolo idrografico
•Viabilità
•Parcelle
•Profilo altimetrico
•…
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Introduzione al GIS
Raster e vettoriali
I dati si dividono in raster e vettoriali.
Raster: oggetti definiti in tutto il loro dominio, modellizzando dati di tipo
continuo. Essi vengono rappresentati in generale con matrici regolari (celle,
pixel), reti irregolari di triangoli (superifici TIN) o con curve di livello.
Vettoriali: oggetti discreti e discontinui, delimitati in modo preciso (punti,
linee, aree). Sono rappresentati con modelli vettoriali, entità topologiche e
tabelle di attributi associate.
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Confronto
Vettoriale
Raster
Vantaggi
Vantaggi
•Occupazione di memoria
•Topologia esplicita
•Alta risoluzione
•Facile lettura delle mappe
•Operazioni semplici e intuitive
Svantaggi
Svantaggi
•Operazioni onerose
•Vestizione complicata
•Occupazione di memoria
•Topologia implicita
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Raster
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Introduzione al GIS
Modelli del terreno
Il modello di elevazione del terreno può essere rappresentato in tre modi:
DTM (Digital Terrain Model):
Rappresenta
le
quote
della
superficie terrestre, dando una
quota altimetrica ad ogni cella.
TIN (Triangular Irregular Network):
Il terreno viene rappresentato con
maglie irregolari di triangoli (mesh)
Curve di livello:
Rappresentazione discreta del
terreno con curve poste a differenti
altezze.
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Vettoriali
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INTRODUZIONE
Le entità
Gli elementi vettoriali si dividono in entità spaziali e topologiche.
Spaziali: sono gli elementi prettamente fisici, ovvero le primitive
geometriche di un’immagine vettoriale:
•Punto (adimensionale)
•Curva (unidimensionale)
•Superficie (bidimensionale)
Topologiche: sono le entità generate dalla relazione (intersezione,
adiacenza,…) fra gli elementi spaziali:
•Nodo (adimensionale)
•Spigolo (unidimensionale)
•Faccia (bidimensionale)
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Formati dei file
Vettoriali
Raster
•.shp (informazioni sulla forma)
•TIFF (e GEO-TIFF, ovvero
georeferenziati)
•.shx (indice di posizione per le
queries)
•GIF
•.dbf (attributi delle features)
•JPEG
•.prj (informazioni sul sistema di
coordinate)
•ASCII (informazione riguardo la
localizzazione dei dati)
•Altri (dxf, dwg, ascii,…)
•…
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Introduzione al GIS
Raster-Vettoriale
Il GIS lavora con entrambi i formati, realizzando carte di tipo raster-vettoriale.
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Raster-Vettoriale
Il GIS lavora con entrambi i formati, realizzando carte di tipo raster-vettoriale.
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Software GIS
Open Source
Commerciali
•GGRASS (il primo open source,
ora molto evoluto sull’analisi
raster)
•ESRI (la più grande famiglia di
software GIS, comprendente
ArcGIS)
•JUMP (visualizzatore e analisi di
dati vettoriali)
•ERDAS-IMAGINE (gestione di
immagini satellitari)
•GVSIG (visualizzatore e analisi
vettoriale e raster)
•MAPINFO (visualizzatore con
gestione di dati vettoriali)
•QGIS (interfaccia grafica
semplice di GRASS)
•AutoCAD MAP3D (GIS della
famiglia Autodesk, con
implementazione BIM)
•…
•…
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INTRODUZIONE
Database
I database contengono tutte le informazioni da visualizzare e analizzare nella
piattaforma Desktop e WebGIS.
Open Source
Commerciali
•PostgreSQL (il più diffuso,
con estensione PostGIS.
Associato a QGIS)
•ORACLE (molto diffuso e
semplice da gestire, con
estensione spaziale)
•HSQLDB (database
principalmente di tipo relazionale
e non spaziale)
•ArcSDE (database di ESRI)
•…
•MS Access (non esplicitamente
spaziale, ma configurabile con le
geometrie)
•…
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INTRODUZIONE
WebGIS
Piattaforma di pubblicazione dei dati cartografici, con interfaccia grafica
integrata.
Open Source
Commerciali
•GRASS (estensione web del
GIS GRASS)
•ArcIMS (WebGIS di ESRI)
•MapServer (una delle prime
piattaforme WebGIS)
•QGIS Cloud (molto recente e
con utilizzo di tecnologia Cloud)
•Intergraph (Uno dei primi e di
maggior successo, ma con difficile
interfaccia grafica)
•AutoCAD Map Server (WebGIS
di Autodesk, con facile interfaccia
grafica)
•…
•…
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WebGIS
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Cartografie Digitali Italiane
Tipo di carta
Scala
Formato digitale
1:5.000-10.000
Shp, e00, dxf, tif,…
1:25.000-100.000
Vector, Raster,...
Carte catastali
1:1.000-2.000
Shp, dxf, e00,…
Ortofotocarte
1:10.000
Shp, dxf, e00,…
Foto da satellite
Dipende dalla risoluzione
Formati vari
Carte tematiche
Carta geologica,
vegetazione, …
A volte in dxf
Dipende dalla risoluzione
Non specifico
Carte tecniche
IGM
Foto aeree
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Introduzione al GIS
Nuove tecnologie GIS
WebGIS con tecnologia Cloud e
integrazione Desktop, Mobile e Web.
Integrazione con tecnologia BIM
(Building Information Modeling),
migliorando il workflow dei progetti.
Analisi
di
tipo
non
fisico
(metereologiche,
inquinamento,
inondazioni,…)
…
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Corso
Corso di
in Pianificazione
di
Pianificazione Urbanistica
Urbanistica
LEZIONI FRONTALI
INTRODUZIONE
Introduzione al GIS (Geographic Information
Introduzione
Systems)
al GIS
https://www.youtube.com/watch?v=FVHxZMfz7CI
Roberto
Raimondi
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Roberto
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QGIS: Interfaccia
Crea layer
Legenda
Browser
Barra menù
Mappa
Barra strumenti
Barra di stato
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Introduzione al GIS
QGIS: Caricamento dati vettore
Per aggiungere dati vettore (.shp) si utilizza il comando
‘’aggiungi vettore’’.
Gli altri formati disponibili da poter caricare, sono:
•Raster
•PostGIS
•SpatialLite
•MSSQL
•Oracle
•WMS/WMTS
•WCS
•WFS
•Testo
•Nuovo shp
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Introduzione al GIS
QGIS: Caricamento dati vettore
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Introduzione al GIS
QGIS: Sistemi di riferimento
Spesso i dati forniti hanno diversi sistemi di riferimento, quindi per poter
integrare tutti i dati, si devono ‘’omogeneizzare’’ gli S.d.R.
Per conoscere il S.d.R., aprire il file .prj
associato al .shp.
Nella scheda ‘’proprietà vettore’’, cambiare il S.d.R., con quello trovato nel .prj.
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QGIS: Sistemi di riferimento
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Introduzione al GIS
QGIS: Stile
E’ possibile cambiare l’aspetto dei dati, attraverso
la scheda ‘’stile’’.
Tre tipologie ‘’semplici’’ di stili:
•Singolo
•Categorizzato
•Graduale
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QGIS: Stile
Edifici; Uso suolo: Semplice
Strade: Categorizzato
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Introduzione al GIS
QGIS: Attributi ed etichette
In generale, agli elementi, sono apposti
degli attributi, che è possibile vedere
dall’apposita tabella, determinando
differenze tra un oggetto e un altro.
Oltre a uno stile (punto precedente), gli si
possono apporre delle etichette agli
oggetti, in funzione degli attributi.
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Introduzione al GIS
QGIS: Attributi ed etichette
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QGIS: WMS
I WMS (Web Map Service), sono dei
servizi online, che permettono di
connettere una ‘’mappa web’’ al GIS.
Si crea un nuovo layer WMS (
), con
l’URL
‘’http://map.sitr.regione.sicilia.it/ArcGIS/services/AREE_UR
BANE/Ortofoto14cm_Palermo_ata20122013/MapServer/W
MSServer’’, collegato
al SITR della Sicilia
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QGIS: WMS
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QGIS: Creazione shp da Raster
Lo stesso risultato dei servizi WMS, lo si raggiunge con un file Raster
(.GEOTIFF, .ECW,…), ma spesso con minore risoluzione.
Ora con un’ ortofoto base, si possono
creare quegli oggetti non segnati
nella mappa o di progetto, attraverso
l’aggiunta di un nuovo shp.
Per la creazione degli oggetti, (
di tipo punto, linea o poligono.
) bisogna ricordarsi il tipo di shp creato, se è
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QGIS: Creazione shp da Raster
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QGIS: Modificare dati
La prima modifica possibile è quella
geometrica, ovvero cambiare la forma
di un elemento.
La seconda è la modifica degli attributi
dalla tabella, potendo aggiungere,
togliere e modificare le colonne.
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QGIS: Modificare dati
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QGIS: Stampa
La stampa di una cartografia, avviene attraverso il ‘’compositore di
mappe’’, che permette di creare e salvare vari modelli di stampa.
Prima si scelgono i parametri della stampa (dimensione, risoluzione,…),
poi si aggiungono elementi come mappe, scritte, leggende,…
Strumenti
Anteprima
Storico comandi
Proprietà
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QGIS: Stampa
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Introduzione al GIS
Riferimenti
Training Manual di QGis
http://docs.qgis.org/2.2/it/docs/training_manual/
Manuale utente di Qgis
http://docs.qgis.org/2.8/it/docs/user_manual/
Boffi M., 2004, ‘’Scienza dell'informazione geografica. Introduzione ai GIS’’,
Zanichelli.
Casagrande L. e Frigeri A., 2014, ‘’Gis Open Source: GRASS GIS, Quantum
GIS and SpatiaLite’’, Flaccovio.
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Introduzione al GIS
Contatti e materiali del Corso
Prof. Ignazio Vinci
[email protected]
Ing. Roberto Raimondi
[email protected]
Informazioni e materiali didattici del Corso saranno pubblicati nella sezione
“Insegnamento” del sito Internet del docente:
www.unipa.it/ignazio.vinci
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