TECNOLOGIA
GEOGRAPHIC INFORMATION
SYSTEM
Il GIS marino nel contesto generale dell’informazione
geografica Militare
C.F. RAFFAELE GARGIULO
Lo scenario tecnologico del nuovo millennio
nel settore dell’informazione geografica propone
strumenti per la gestione dell’informazione sempre più rapidi e diversificati con conseguente
ampia disponibilità di dati in formato digitale.
Il settore delle comunicazioni inoltre, con la
costante diffusione delle reti Intranet ed Internet, correlata alla vertiginosa crescita delle
velocità di trasmissione e all’uso sofisticato di
tecniche di compressione, renderà possibile la
diffusione di enormi quantità di dati ad una
vastissima popolazione di utenti tra cui l’utenza militare.
Quest’ultima utenza è per eccellenza la più
esigente e richiede allo strumento informativo
geografico un supporto di grande valenza strategica.
Dobbiamo aggiungere però che nonostante
la rilevanza di questo concetto, vi è un’errata
interpretazione e conseguentemente una gran
confusione su ciò che rappresenta la creazione
di un database geografico, base essenziale della
moderna informazione geografica.
La molteplicità dei soggetti che operano
nella gestione delle informazioni, con differenti interessi ed obiettivi, spesso interferendo tra loro, trarrebbe sicuri vantaggi da uno
strumento informativo evoluto che consentisse la corretta gestione del vasto e complesso panorama militare.
La realizzazione di un modello ottimale
di GIS (Geographic Information System)
richiede una corretta gestione dello strumento informativo che eviti interferenze fra
la molteplicità dei soggetti interessati e
soprattutto consenta un efficace interscambio delle informazioni.
In linea con l’evoluzione delle informazioni georeferenziate, quelle cioè costituite
da oggetti di cui è nota la posizione spaziale, gli Enti cartografici tra cui l’Istituto Idro-
grafico della Marina hanno già organizzato da
qualche anno la propria attività seguendo un
ben preciso disegno funzionale, organizzativo e
produttivo per soddisfare le esigenze dell’utenza militare. Prima di tutto definiamo alcuni
concetti basilari per la comprensione dei GIS.
Il GIS
Il Sistema Informativo Geografico, comunemente denominato GIS è un insieme di strumenti concepito per descrivere ed analizzare
elementi, eventi e fenomeni inerenti la superficie terrestre. La tecnologia GIS integra in un
unico ambiente le più comuni operazioni legate all’uso di database (input, interrogazioni,
analisi statistiche) con i benefici dell’analisi
geografica consentiti dalla cartografia.
Questa particolarità distingue il GIS dagli
altri sistemi di informazione e fa di esso un
potente strumento utilizzabile da molteplici
utenti per pianificare gli eventi, prevedere risultati e definire strategie.
Figura 1 - Esempio di archiviazione
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TECNOLOGIA
gliatamente tale organizzazione.
Il GIS non avrebbe senso se non ci fossero
gli Utilizzatori che gestiscono il sistema o sviluppano piani per l’applicazione ai problemi
reali. Gli Utilizzatori vanno dagli specialisti
tecnici che disegnano e mantengono il sistema,
agli utenti generici che lo utilizzano quotidianamente.
Componenti del GIS
Per Metodo intendiamo l’attitudine a sfrutUn GIS è composto da cinque elementi tare la principale caratteristica del GIS, ovvero
essenziali: Hardware, Software, Informazioni la flessibilità, intesa come la capacità di adattarsi a situazioni e modelli organizzativi propri
(Dati), Utilizzatori e Metodo.
di ciascuna Organizzazione.
Il GIS consente di creare carte geografiche,
integrare informazioni, visualizzare scenari
operativi, risolvere complessi problemi e sviluppare effettive soluzioni esprimibili sia in
forma cartografica che per livelli qualitativi e
quantitativi.
Strutturazione di un
Sistema Informativo
Punto di partenza
per la creazione di un
GIS è la realizzazione
di banche dati geografiche (database) che
opportunamente strutturate consentono di
organizzare tutti i dati
di interesse.
Le principali caratteristiche di un database sono:
Figura 2 - Componenti del GIS
L’hardware è composto dall’insieme di computer con il quale il GIS opera. Oggigiorno esiste una vasta tipologia di sistemi hardware, dai
sistemi centralizzati ai Personal Computer, sia in
configurazione stand alone che in rete.
Il Software dispone di funzioni e strumenti
necessari a raccogliere, analizzare e visualizzare
informazioni geografiche. Gli elementi fondamentali, comuni a tutti i software sono:
• strumenti per l’input e la gestione degli elementi informativi geografici;
• un database relazionale;
• strumenti capaci di supportare interrogazioni, analisi e visualizzazioni;
• interfaccia grafica per consentire un facile
accesso.
Le informazioni (dati) e la loro organizzazione costituiscono la parte più importante del
GIS e nelle pagine seguenti definiremo detta-
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
la forma;
il contenuto informativo;
il sistema di riferimento geodetico;
il sistema di coordinate;
la strutturazione dei particolari geografici;
la qualità;
il sistema di codifica;
il formato di scambio;
il taglio cartografico e reticolato chilometrico;
la simbologia convenzionale.
Le forme di rappresentazione utilizzate
sono: vettoriale, raster e matrix.
Nella forma vettoriale il dato geografico
viene rappresentato attraverso tre componenti:
• geometrica: che descrive la forma degli oggetti
utilizzando le primitive punto, linea ed area;
• attribuzione: che descrive le caratteristiche
degli oggetti utilizzando un database relazionale associato;
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• relazione: che descrive i mutui legami fra gli ciazione di tutte le aree industriali adiacenti
oggetti utilizzando le relazioni topologiche un’autostrada, ebbene la ricerca viene effettuata prevalentemente interrogando le relazioni di
(adiacenza, appartenenza e connessione)
Figura 3.1 – rappresentazione in forma vettoriale
Figura 3.2 – Schema di rappresentazione in forma vettoriale
Il modello topologico è la struttura che si
assegna ai dati per poter definire esplicitamente
le relazioni, i rapporti di connessione e di continuità tra gli elementi spaziali e per collegare tali
elementi alle relative descrizioni (attributi); essa
consente di memorizzare più efficacemente le
informazioni, eseguire analisi sui dati cartografici ed elaborare più velocemente le complesse
banche dati.
La topologia viene utilizzata con notevole
beneficio nei database in quanto permette di
effettuare analisi spaziali senza prendere in considerazione le coordinate degli oggetti (geometria).
Un esempio di database strutturato con
modello topologico può essere nel caso di asso-
adiacenza degli oggetti “aree industriali” con
l’oggetto “autostrada”, riconoscendo le aree
contigue ed identificando le linee che delimitano ciascuna superficie (confini) senza l’analisi
della componente geometrica degli oggetti
geografici.
Figura 4 - Modello topologico
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Altra forma di rappresentazione di dati
spaziali è il Raster, il cui sviluppo ed utilizzazione è stato fortemente indirizzato dalla
tecnologia hardware e software per l’immediata acquisizione e restituzione di dati grafici.
I dati geografici raster sono riportati su una
griglia regolare costituita da righe e colonne
(denominata anche matrice) la cui unità elementare è chiamata cella o pixel (Picture Element).
I valori associati ad ogni cella possono
esprimere sia informazioni di tipo grafico
(colore, toni di grigio, ecc.) sia di tipo
descrittivo (temperature, pendenze, ecc.)
capacità di comprimere i dati raster, i quali
richiedono una capacità di memoria più elevata di quella per i dati vettoriali, per renderli più maneggevoli.
Per registrazioni si intendono le tecniche
necessarie a georeferenziare e raddrizzare le
immagini raster. Infatti le foto aeree e le
immagini da satellite, oltre a dover essere
posizionate correttamente (facendo collimare
le coordinate dei punti noti a terra con quelli degli oggetti presenti nell’immagine), devono anche essere ortogonalizzate, cioè ricalcolate tenendo conto dell’angolo di scatto.
Oggigiorno sono disponibili software che,
Figura 5 – Esempio emulativo di mappa raster di una diramazione fluviale letta su carta nautica.
Nel trattamento di dati raster dobbiamo
considerare tre fattori: la risoluzione, la compressione e la registrazione dei dati.
La risoluzione dipende dalla fonte dei
dati; ad esempio un’immagine da satellite
può avere una risoluzione al suolo 10x10
metri, o più. Nel caso di celle appositamente costruite per l’analisi territoriale, ad
esempio contenenti dati relativi alla temperatura al suolo, la risoluzione dipende dalla
metodologia scelta per la raccolta dei dati e
dall’ampiezza dell’area di studio. In questo
caso si parla di risoluzione di decine di metri
al suolo.
Per compressione si intende invece la
oltre a fare questo, garantendo così la possibilità di visualizzare in sovrapposizione sia
immagini raster con i corrispondenti dati vettoriali, sono anche in grado di interpretare le
immagini identificando e visualizzando ad
esempio i pixel in base ai parametri quantitativi misurati nelle varie bande (umidità e
temperatura al suolo, ecc.).
Nei moderni GIS, i dati vettoriali e i dati
raster coesistono e si integrano a vicenda, e i
primi
sono
per
dati
discreti, mentre i secondi per dati continui (ad
esempio le vie di comunicazione derivate dalla
cartografia sono dati discreti mentre l’umidità
al suolo derivata da immagini da satellite è un
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dato continuo.
Inoltre sono disponibili software in grado
di convertire in modo più o meno automatico dati raster in vettoriali e viceversa.
Entrambi i tipi di dati possono essere associati ad attributi: i vettoriali saranno legati
alle primitive grafiche (punto, linea, area) e
agli oggetti, mentre i raster ai singoli pixel.
La forma matrix ha le medesime caratteristiche del raster ma con i valori contenuti
misurati o calcolati in correlazione ad un
certo fenomeno. Tipico caso del matrix è il
modello numerico del terreno o di copertura del suolo. Il matrix verrà trattato diffusamente nel paragrafo del modello 3D.
Il contenuto informativo del database
indica generalmente la base cartografica di
origine con raggruppamento degli elementi
per “tematismi”, ovvero le grandi famiglie
che si riferiscono ai vari aspetti del territorio. Tali tematismi possono essere tra loro
relazionali tramite collegamento e sovrapposizione geografica. Questo semplice e versatile concetto è applicato per risolvere diversi problemi reali quali ottimizzazione di percorsi, modelli di circolazione atmosferica,
ecc.
Una struttura relazionale del database
accuratamente progettata permette di effettuare diverse analisi sui dati senza essere
costretti in percorsi obbligati.
Il sistema di riferimento geodetico è
generalmente il WGS 84 con sistema di
coordinate geografiche con possibilità di
convertire i punti in coordinate piane
(UTM - WGS 84), grazie alla diffusione dei
sistemi di posizionamento GPS. Da non
escludere comunque la presenza di sistemi
di coordinate locali (Roma 40, ED-50, ecc.)
con possibilità di trasformazione di coordinate da un sistema all’altro.
Tale riferimento geografico è denominato
“esplicito” per distinguerlo da quello
“implicito” quale l’indirizzo, il codice postale, il censimento catastale, il nome di una
strada. Un processo automatico chiamato
geocodifica viene utilizzato per creare e collegare un esplicito riferimento geografico
(localizzazione multipla) ad un implicito
riferimento (descrizione per indirizzi). Questi riferimenti geografici aiutano a localizza-
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re gli elementi nei diversi applicativi di analisi.
Nella strutturazione dei particolari geografici all’interno di un database gli approcci possibili sono due: individuare solo
oggetti semplici, oppure prevedere sia
oggetti semplici che oggetti complessi.
Il primo approccio consiste nel considerare tutti gli oggetti topografici ed idrografici (feature) come unità singole, mentre il
secondo prevede l’aggregazione di oggetti
per formare oggetti funzionalmente complessi costituiti da più elementi semplici.
Ad esempio è possibile raggruppare tutti
gli elementi topografici costituenti un porto
(banchine, posti di ormeggio, uffici, attrezzature per lo scarico merci, magazzini,
capannoni, ecc.) in un unico elemento complesso denominato “porto”. Gli stessi elementi possono essere aggregati in altri raggruppamenti (oggetti complessi) come per
esempio i serbatoi con la rete idrica, i
capannoni ed i magazzini nei complessi
industriali produttivi, gli edifici nella struttura urbana e così via. Si osserva che formare oggetti complessi comporta scegliere un
modello di interpretazione della realtà che
condiziona poi, in fase di utilizzo del database, gli utenti che ne hanno uno diverso.
Generalmente si preferisce generare solo
oggetti semplici e rimandare all’utente,
all’interno del suo sistema informativo, la
strutturazione degli oggetti nella forma a lui
più congeniale in relazione alle sue esigenze
applicative.
La qualità come concetto relativo si può
definire come il grado di rispondenza delle
caratteristiche del prodotto a quanto previsto dal progetto. Le caratteristiche sono
scomposte in indicatori di qualità come
accuratezza geometrica (planimetrica ed
altimetrica), accuratezza di attribuzione tramite il grado di attendibilità in percentuale,
la congruenza geometrica e logica tramite la
presentazione corretta delle relazioni topologiche. Tale accuratezza è legata alla fonte
dei dati (cartografia, immagini, ecc.) e alle
metodologie e strumenti usati per acquisirli.
Le caratteristiche di progetto del database costituiscono insieme alla lista del contenuto informativo, la base del metadata che
TECNOLOGIA
deve accompagnare il database ed a cui l’utente deve riferire l’attendibilità delle analisi che esegue su di esso.
Appare chiaro che gli indicatori possono
variare durante la vita di un database in relazione alle aggiunte, agli aggiornamenti ed
alle operazioni che vengono eseguite su di
esso.
Vista l’importanza di conoscere l’attendibilità dei dati disponibili, l’attuale tendenza
è quella di corredare i database geografici del
loro metadata, che altro non è che un set di
informazioni sul database, fra cui quelle
relative alla qualità dei dati. Esso deve essere un elemento di progetto del database geografico, e deve servire a chi acquisisce i dati,
a chi li collauda o li certifica e soprattutto a
chi li utilizza.
Nessun database o prodotto cartografico è
attendibile al 100%, ma conoscerne la qualità induce l’utilizzatore a farne un uso adeguato. Ad esempio, i GIS su Personal Computer possono andare bene per usi didattici,
ma non per progetti in cui un errore di valutazione potrebbe costare vite umane. Indubbiamente la qualità costa, sia per il tempo
necessario per eseguire i test di verifica, sia
per procurarsi i dati di paragone sia per ottenere o ripristinare un certo livello qualitativo.
Per quanto attiene ai database, la loro
qualità intrinseca complessiva può essere
valutata in base ai seguenti principali parametri:
• accuratezza posizionale assoluta planimetrica ed altimetrica;
• accuratezza tematica (degli attributi qualitativi e quantitativi);
• consistenza logica e geometrica (la consistenza logica attiene ad esempio alla coincidenza dell’asse stradale con il limite
amministrativo, quella geometrica alla
chiusura di poligonali per formare poligoni, ecc.);
• completezza (riferita al contenuto informativo prescritto dalle specifiche tecniche);
• aggiornamento (data a cui l’informazione
si riferisce);
• lignaggio (specifiche tecniche che hanno
generato i dati, Ente che li ha acquisiti,
fonte e destinazione d’uso, trasformazioni
di coordinate e generalizzazioni subite,
elenco degli utilizzatori, ecc.).
Questi parametri di qualità dei database
possono essere riferiti a livello di particolare
topografico (i primi tre), e a livello di strato
informativo o di database (gli ultimi tre).
Nel passato l’unico parametro che veniva
esplicitamente menzionato nei capitolati
tecnici era quello dell’accuratezza posizionale; oggi, per l’uso ed il modo in cui si fruisce dei database geografici in forma digitale,
si impone al minimo di fissare i parametri
precedentemente elencati.
Sistema di codifica. In qualunque database geografico, il tipo di oggetto rappresentato
e le sue caratteristiche sono esplicitati tramite codici.
Per la cartografia terrestre la codifica dei
particolari geografici viene fatta utilizzando il
Feature Attribute Coding Catalogue (FACC)
previsto nello Standard DIGEST (Digital
Exchange Standard). Sostanzialmente tale
codifica prevede un codice di attributo per le
caratteristiche dell’oggetto.
Nel database, quindi, per ogni oggetto
topografico ed idrografico comparirà un
codice primario e tanti codici di attributo
quante sono le caratteristiche che si intende
descrivere.
In ambito nautico, invece, il sistema di
codifica utilizzato è stato sancito dal BHI
(Bureau Hydrographic International) con le
seguenti specifiche:
• S-52 Specification for chart content and display aspects of ECDIS;
• S-52 Appendix 1 “Guidance of updating
ENC”;
• S-52 Appendix 2 “Colours and Symbols Specifications”;
• S-52 Appendix 3 “Glossary of ECDIS”;
• S-57 Editions 3 Transfer Standard for Digital Hydrographic Data.
Anche in questo caso vi è un database associato ad una libreria dei simboli (Object catalogue).
Per formato di scambio intendiamo la
memorizzazione dei dati secondo diverse
strutture, spesso proprietarie. Allo scopo di
permettere il dialogo ed il trasferimento dei
dati tra i diversi sistemi, sono stati definiti
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TECNOLOGIA
diversi formati di trasferimento. I dati vettoriali sono generalmente derivati dalla digitalizzazione manuale di mappe ed i relativi
standard di riferimento sono il DXF e l’IGES; più specificatamente per la cartografia
terrestre esistono il NTF (National Transfer
Format), il DIGEST con diversi prodotti tra
cui il più diffuso risulta il VPF (Vector Product Format). Una caratteristica peculiare del
VPF consiste nella possibilità della sua lettura diretta senza l’importazione nel formato
interno del proprio sistema. Numerosi sono
infatti i viewer disponibili ed estraibili da
internet; a livello di produzione di formati
VPF esiste anche un software validatore formale di questo prodotto. In questo formato
la NIMA (National Imagery Mapping Agency),
l’agenzia geografica della Difesa USA ha realizzato anche un prodotto nautico la Digital
Nautical Chart (DNC), omogeneo e standard
con gli altri prodotti Air-Land.
Mentre per la cartografia nautica, intesa
come sicurezza alla navigazione e pertanto
equivalente IMO (International Maritime
Organization), è ormai consolidato lo standard S-57, che segue una codifica diversa
rispetto ai formati DIGEST. A differenza
della DNC questo prodotto è più completo a
livello idrografico e per ora è più rapidamente aggiornabile (via internet, via inmarsat,
ecc.).
Gli standard più comuni per i dati raster
sono i TIFF, GEOTIFF, RLC, LAN, BIP,
GRASS e GRID spesso utilizzati in diversi
campi di applicazione.
Esistono nei sistemi GIS programmi che
consentono di convertire da e verso i formati
più diffusi.
Da considerare però che i dati vettoriali
sono sempre accompagnati da informazioni
topologiche, e che quindi la conversione tra
due formati deve seguire procedure particolari. Questa che sembra una precisazione
superflua è molto spesso una regola sistematicamente dimenticata!
È ciò che accade tra il formato DIGEST e
S-57 che attualmente non sono totalmente
compatibili e pertanto nella conversione dei
dati potrebbero perdersi delle informazioni
associate.
Da segnalare che è in corso, attraverso i
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lavori di una commissione internazionale di
esperti, il tentativo di armonizzare questi
due formati.
Taglio cartografico e reticolato chilometrico.
L’introduzione del sistema di riferimento
geodetico WGS-84 comporta l’assegnazione
di nuove coordinate (geografiche piane) ai
particolari geo-topografici. E’ necessario
riportare sulle carte (che con l’informazione
digitale rappresentano uno dei possibili prodotti) più coordinate di riferimento, per consentire l’interpretazione con cartografie meno
recenti (ED-50, Roma ‘40, ecc.) con i rispettivi reticolati chilometrici (UTM ED-50,
UTM WGS-84, Gauss-Boaga…).
La Simbologia utilizzata per la strutturazione di un database è associata a particolari
librerie di simboli convenzionali atti ad identificare oggetti in maniera univoca e senza
ambiguità.
Come impiegare il GIS
Il GIS memorizza le informazioni geografiche come una collezione di strati (layer)
tematici che possono essere tra loro relazionati tramite collegamento e sovrapposizione
geografica. In termini generali i GIS consentono di svolgere le seguenti operazioni:
•
•
•
•
Input;
Manipolazione e gestione;
Interrogazione ed analisi;
Visualizzazione.
Input
I dati di input riguardano principalmente
la strutturazione dei database associati ai GIS
ampiamente trattati nelle pagine precedenti.
Ad ogni modo per essere utilizzati all’interno
del GIS i dati devono essere in formato digitale. Il processo di conversione delle carte dal
supporto cartaceo in strutture elementari di
dati è chiamato digitalizzazione (digitizing).
Per piccoli lavori si può procedere alla
digitalizzazione da tavolo, oppure, per lavori
piu’ corposi conviene utilizzare la tecnologia
della scansione e digitalizzare direttamente al
video. Software specifici consentono infine di
passare dal dato raster a quello vettoriale.
TECNOLOGIA
Figura 6 - Dati di Input
Manipolazione
Molto spesso i dati necessari a svolgere un
determinato progetto GIS devono essere trasformati o manipolati per essere compatibili al proprio sistema di riferimento geografico. Potremmo avere ad esempio informazioni provenienti
da scale diverse, con grado di dettaglio ed accuratezza varie. La tecnologia GIS offre diversi
strumenti per integrare tra loro le basi dati spaziali, renderle congruenti alla scala di analisi del
progetto, arrotondare ed eliminare quelle in
eccesso.
Gestione
Per piccoli GIS potrebbe essere sufficiente memorizzare le informazioni geografiche
in semplici file. Tuttavia, quando il volume
dei dati comincia a crescere e soprattutto
quando gli utenti sono molteplici, appare
logico utilizzare un database di DBMS, ma
nei GIS lo schema generalmente più utilizzato e diffuso è quello relazionale. In esso i
dati sono concettualmente memorizzati
come una collezione di tabelle. Alcuni
campi comuni fra le differenti tabelle sono
utilizzati come chiavi di relazione.
Interrogazioni ed Analisi
Figura 7 - Manipolazione dati idrografici
Le informazioni geografiche e le funzionalità espresse dalla tecnologia GIS consentono di effettuare semplici domande tipo:
Dove si trova una zona di atterraggio? A
che distanza sono due punti?
Oppure domande più complesse come:
Qual’è il tipo di suolo prevalente nella
zona? Qual’è la pendenza rilevante di una
spiaggia?
Il GIS consente sia di effettuare delle
semplici query interattive (point and click)
sia di compiere sofisticate analisi legate ai
contenuti propri di specifiche discipline ter-
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TECNOLOGIA
singoli settori dei prodotti più utili;
ritoriali. In particolare due sono le funzio• consentire un immediato aggiornamento
nalità più rilevanti:
scaturito dalla possibile eliminazione di
Proximity Analysis che consente di risponportafogli cartografici tradizionali dedidere a domande tipo: quante sono le case
cati a più componenti operative (carte
situate nei pressi di 1500 metri dall’acqueechi non sub, carte ASW, carte contro
dotto principale? quanti sono gli abitanti
misure mine, ecc.).
serviti nel raggio di 1000 metri dalla ferma-
Figura 8 – Layers
Visualizzazione
ta della metropolitana?
Per rispondere a tali domande si utilizza un
Molte operazioni geografiche hanno
processo di calcolo chiamato buffering, il quale
consente di stabilire relazioni di prossimità tra come obiettivo finale la stampa di carte o
gli elementi geografici.
Overlay Analysis. L’integrazione di differenti strati informativi implica l’uso di un
processo chiamato overlay. Questa può sembrare una semplice operazione di visualizzazione, ma in realtà, dal punto di vista analitico, si tratta di collegare tra loro informazioni utilizzando sia il calcolo geometrico
che qualitativo.
La metodologia dell’overlay consente di
combinare tra loro più informazioni e sarà
proficuamente utilizzata per gli Additional
Military Layers (AML) in ambito militare,
direttamente forniti dalle componenti operative attraverso la cooproduzione di database militari. Gli AML sono quindi strati
informativi, anche riservati, da sovrapporre
alla base geografica di riferimento esistente
al fine di:
• migliorare la gestione informativa grazie
alla realizzazione diretta dagli esperti dei
Figura 9 – Visualizzazione
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TECNOLOGIA
grafici. Le carte forniscono un modo molto
efficiente per mostrare le informazioni geografiche, specie se vanno diffuse ai non
addetti i lavori. Gli strumenti compresi nel
GIS consentono una nuova creatività ed
estendono le capacità descrittive e comunicative alla disciplina della cartografia.
La modellazione
tridimensionale
Una importante caratteristica di un GIS, tra le tante,
è la capacità di gestire oggetti tridimensionali, inteso
come sistema a tre coordinate reali. I modelli tridimensionali sono generati in due
modi: quando si dispone di
un insieme sparso di elementi quotati (piano quotato), si
utilizza generalmente un
algoritmo che crea un TIN
(Triangulated Irregular Network), costruendo una rete
di triangoli irregolari i cui
vertici sono costituiti dai
punti di cui si conoscono le
tre coordinate; se si dispone
invece di un insieme di punti
denza, generare viste 3D. Ma soprattutto è
possibile calcolare lunghezze reali e non
ridotte all’orizzonte, dato che gli elementi,
come ad esempio le strade, hanno un andamento altimetrico, e pertanto sono piatte.
Nel campo marino, in cui si hanno linee
di scandagliamento sistematiche è possibile
realizzare modelli tridimensionali del fondo
del mare molto attendibili. Tali modelli possono essere utilizzati per le applicazioni più
disparate (navigazione subacquea, smina-
Figura 10 – Modello tridimensionale di un porto
quotati ordinate in griglie a
passo regolare
è
possibile
generare
un
Digital Terrain
Model (DTM)
o Digital Elevation Model
(DEM). A partire da un TIN,
un DTM o un
DEM è possibile interpolare
curve di livello, effettuare
analisi di visibilità, di pen-
mento, littoral warfare, ecc.).
Inoltre introducendo una quarta dimensione (tempo) accanto alle tre classiche di
un sistema informativo geografico (latitudine, longitudine e quota) avremo un sistema
denominato 4D.
Esso consente un particolare supporto
alle decisioni:
• in contesti statici dove, ad esempio, è
possibile la navigazione simulata, all’interno di una banca dati, utile per pianificare operazioni particolari in un’area ben
precisa o per usi addestrativi;
• in contesti dinamici (di bordo) dove è
possibile confrontare in tempo reale il
contenuto informativo della banca dati a
disposizione con i dati misurati dagli
strumenti (GPS, scandagli, ecc.).
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TECNOLOGIA
Figura 11 – Modello tridimensionale del fondo marino
Distribuzione
dell’informazione
La tecnologia odierna non dispone ancora di ambienti completi per lo sviluppo e la
gestione di applicazioni per la distribuzione
di dati geografici tramite WEB. Sono necessari interventi specifici affinchè l’interazione
tra GIS e WEB dia le prestazioni volute.
La distribuzione per via telematica dei
dati geografici consente l’utilizzazione delle
informazioni da parte di un’utenza amplissima e risulta un efficace strumento operativo.
Per la trasmissione in rete inoltre, un problema rilevante è rappresentato dalla dimensione dei dati, che mal si adattano alle attuali prestazioni delle linee di comunicazione.
Un altro problema è legato alla necessità
di trasformare i dati provenienti dal GIS per
portarli in formati compatibili con gli strumenti in dotazione all’utenza. È chiaro
infatti che un GIS non può essere utilizzato
26
da utenti che non dispongano di tecnologia
(software) in grado di interpretarlo.
In questo contesto i formati standard di
trasferimento dei dati geografici nella loro
complessità richiedono prodotti specifici,
poco supportati da prodotti commerciali.
Tuttora è una linea di indirizzo puramente
militare. È auspicabile, vista la rapidità con
la quale il progresso tecnologico evolve, che
in breve tempo, ciò che oggi sembra insormontabile, sia risolto in maniera semplice
ed efficace.
Considerazioni
Dalle analisi fatte finora possiamo riassumere, per il campo marino e nautico, quale
configurazione potrebbe essere considerata
ottimale nella realizzazione di un GIS.
Le fasi indicate nella figura precedente
possono sintetizzarsi in:
• fase di acquisizione dei dati (dalle navi e
spedizioni idrografiche o altre fonti);
TECNOLOGIA
Figura 12 – Gestione delle informazioni
• fase di generazione dell’informazione attraverso l’analisi, la georeferenziazione,
omogeneizzazione ed il controllo dei dati;
• fase di strutturazione delle informazioni in
database georeferenziati e distribuiti;
• fase di generazione dei prodotti attraverso la
codifica secondo le specifiche di un formato standard di un selezionato sottoinsieme di notizie.
Tale organizzazione consente di gestire le
informazioni
più
diversificate
traslandole da un formato all’altro, senza il
condizionamento di un singolo formato
standard.
Conclusioni
La strutturazione di dati geografici digitaBibliografia
- R. Gargiulo “ Il problema della georeferenziazione nella gestione delle informazioni geografiche” – Analisi Difesa luglio-agosto 2001;
R. Gargiulo “La moderna cartografia” – Rivista Marittima marzo 2001;
R. Gargiulo – R. Lapira “ La carta elettronica”
- Supplemento Rivista Marittima gennaio 2000;
R. Gargiulo “ Il datum un illustre sconosciuto” – Rivista Marittima maggio 1999;
R. Gargiulo – A. Vassallo “ Manuale essenziale sulla carta di Mercatore e sulla MercatorSecante anche come piano nautico” - I.I. 3119
Istituto Idrografico della Marina ed. 1997;
G. Amadio “La cartografia numerica come
base per i sistemi informativi Territoriali: formazione, aggiornamento, standardizzazione, collaudi” – Bollettino SIFET 4/1996.
li e la loro distribuzione
all’utenza pone problemi di
progettazione e realizzazione
dovuti sia ai limiti tecnologici che a vincoli di carattere
organizzativo. Le esperienze
maturate negli ultimi tempi
hanno fatto emergere la
necessità di disporre di uno
strumento militare dotato
dei moderni supporti tecnologici, rapidamente proiettabile ove necessario, capace di
operare nel contesto interforze e multinazionale.
La potenzialità di un
sistema informativo è basata
soprattutto sulla possibilità di correlare
informazioni di vario tipo secondo logiche
flessibili e adattabili alle specifiche esigenze
dell’utente; è inderogabile pertanto affrontare il problema della gestione delle informazioni territoriali secondo procedure e criteri univoci, condivisi ed omogenei in ambito Forze Armate, nonché compatibili e confrontabili con immediatezza con le informazioni disponibili su scala globale.
Occorre una revisione critica per muoversi rapidamente verso il futuro.
La sottovalutazione dei problemi di base
o un rifiuto aprioristico delle complessità
illustrate precedentemente comporterebbe
una inevitabile mancata crescita culturale
complessiva con i rischi di un isolamento
geo-strategico inaccetabile.
NOTE BIOGRAFICHE
Il C.F. Raffaele Gargiulo, nato a Napoli il 24 gennaio 1963, ha frequentato il Corso Normale
dell’Accademia Navale di Livorno dal 1982 al 1986. Promosso Sottotenente di Vascello, ha conseguito presso il Centro Addestramento Aeronavale della Marina Militare la qualificazione di
“Rotta e Comunicazioni”.
Nel biennio 1989-91 si è specializzato in Idrografia conseguendo il Brevetto Internazionale
in idrografia categoria “A”. Laureato in Scienze Nautiche indirizzo geodetico presso l’Istituto Universitario Navale di Napoli nel 1993.
Ha ricoperto vari incarichi nel settore idro-oceanografico a bordo delle unità idrografiche
della Marina, tra i quali l’incarico di Comandante della Nave Mirto nel 1994.
Ha partecipato nel 1995 al corso di navigazione nei ghiacci presso l’Armada Argentina a Buenos Aires e alla campagna antartica a bordo del rompighiaccio argentino “Almirante Irizar” conseguendo il brevetto di pilota antartico. Dal 1996 è stato destinato presso l’Istituto Idrografico
della Marina in qualità di Capo Divisione Cartografica.
E’ membro di varie commissioni NATO, nazionali ed internazionali in materia di cartografia,
nonché autore di numerosi articoli e pubblicazioni nell’ambito della stessa materia, della geodesia, della topografia e della navigazione.
Ha insegnato “cartografia applicata” ai corsi di idrografia presso l’Istituto Idrografico della
Marina e presso l’Università di Trieste ai corsi internazionali INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION e INTERNATIONAL MARITIME ACADEMY.
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