Analisi e pianificazione del Territorio
Corso di Laurea Magistrale in
“Scienze e Tecnologie agrarie”
Curriculum Agroingegneria
Dott. L. Conti – Dipartimento di ingegneria agraria e forestale
CARTOGRAFIA GPS E GIS
Dott.ssa Tiziana Tei – Dipartimento di ingegneria agraria e forestale
[email protected]
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Storia della cartografia in ITALIA
¾ 1850 Prime carte del Regno di Napoli;
¾ 1861 Nascono le reti geodetiche: si effettuano triangolazioni, l’Italia ha iniziato ad avere la
prima carta unitaria (CARTA D’ITALIA 1:25.000 dal 1865 al 1965);
¾ 1882 l’I.G.M. ha iniziato ad occuparsi di cartografia;
¾ 1890 NASCE LA CARTOGRAFIA CLASSICA con rappresentazioni standard e ben definite e
simbologia univoca;
¾ 1920 vengono effettuate le prime prese fotogrammetriche da aereo e nel 1930 nascono le
prime carte 1:25.000 prodotte con tale metodo;
¾ 1980 si diffonde l’INFORMATICA, quindi alla fine degli anni ‘80 si velocizza fortemente le fasi
della produzione, con lo scopo di produrre ancora carte di tipo analogico;
¾ 1988 Uso del GPS ai fini geodetici, determina le coordinate dei punti a terra con precisione e
velocizza le fasi di rilievo e successivamente le immagini da satellite;
¾ 2000 si inizia a parlare di DATABASE e DATI NUMERICI
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per l’utilizzo con gli strumenti GIS.
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Cartografia Numerica
È un insieme di informazioni territoriali correlate e memorizzate su
supporto magnetico,
magnetico suscettibili di essere utilizzate in differenti applicazioni
applicazioni.
Le posizioni degli elementi, con la relativa descrizione, sono memorizzate
per mezzo di un sistema
i t
di coordinate
di t cartesiane
t i
X Y.
Y
Ogni punto, linea o area è memorizzato come una serie ordinata di
coordinate X Y.
Le informazioni devono essere organizzate
g
in modo da risultare indipendenti
p
dai programmi di utilizzazione …
modalità di accesso comuni e controllate devono consentire di aggiungere,
modificare o correggere i dati esistenti.
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Cartografia Numerica
Rappresenta l’evoluzione della cartografia nel processo di informatizzazione:
9non risente della rigidità del taglio dei fogli e del degrado dei supporti propri
della cartografia tradizionale;
9permette di contestualizzare l’informazione che si vuole trasmettere
riportando solo i livelli informativi necessari;
9consente l’automatizzazione della produzione cartografica (aggiornamento
di particolari, disegno, elaborazione di temi derivati, calcolo di superfici,
distanze, ecc.);
9il prodotto cartografico numerico eredita le caratteristiche qualitative e
metriche di una carta tradizionale e assolve alle stesse funzioni di base.
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Cartografia Numerica
• La cartografia numerica può essere prodotta con diverse modalità:
¾ da un rilievo sul terreno con l’utilizzo di strumenti per il rilievo topografico in
grado di registrare le coordinate
9 Dati di prima generazione
¾ Dal rilievo fotogrammetrico dopo la fase di “restituzione”
9 Dati di seconda generazione
¾ da cartografia esistente mediante strumenti di digitalizzazione
9 Dati di terza generazione
• La cartografia tradizionale è un “disegno” che contiene in modo implicito delle
coordinate e solo di alcuni punti vengono fornite le coordinate per esteso
(vertici)
• Nella cartografia numerica tutti i dati sono sottoforma di coordinate X – Y e
descrivono la posizione di ogni vertice rappresentato
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Cartografia Numerica e Tradizionale
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Sistemi Informativi Geografici
USA > Geographic Information System
Europa > Geographical Information System
Francia e Canada > Géomatique
Italia > Sistemi Informativi Geografici (GIS)
Sistemi Informativi Territoriali (SIT)
(
)
- Assenza di una definizione univoca
- Definizioni
D fi i i i diverse
di
neii varii “contesti
“
t ti culturali”
lt li”
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-Proliferazione gerghi
specifici
- Difficoltà di
comprensione tra gli
“addetti ai lavori”
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Sistemi Informativi Geografici
Sistema Informativo
Insieme degli strumenti, procedure e delle persone che
hanno il compito di
raccogliere organizzare,
raccogliere,
organizzare selezionare,
selezionare archiviare e
comunicare i dati riguardanti l’attività di
un’organizzazione.
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Sistemi Informativi Geografici
Sistema Informativo Geografico
“Insieme di strumenti per acquisire, archiviare, estrarre,
elaborare e rappresentare dati spaziali del mondo reale”
(Burrough, 1986)
“Insieme
se e d
di p
procedure
ocedu e basate su
sull’uso
uso d
di ssistemi
ste informatici,
o at c ,
usate per archiviare ed elaborare dati georeferenziati”
(Aronoff,,
Aronoff 1989)
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Sistemi Informativi Geografici GIS
Sistemi Informativi Territoriali SIT
In Italia è uso comune utilizzare indistintamente i termini GIS e
SIT molti Autori sono concordi nel ritenere che le due definizioni
non coincidano.
Il GIS è un sistema informativo basato su un DBMS
(Database Management System - Sistema di Gestione di Basi di Dati)
spaziale capace di gestire le posizioni degli “elementi”
sull territorio
t it i perché
hé associate
i t all’informazione
ll’i f
i
geografica
fi
oltre che all’informazione
all informazione testuale e numerica.
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Sistemi Informativi Geografici
HARDWARE
SOFTWARE
UTENTI
DEDICATO
DATI
SPAZIALI
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Sistemi Informativi Geografici
Un Sistema Informativo Geografico
g
è la combinazione di
hardware, software e utenti che interagiscono per:
Raccogliere
Archiviare
Trasformare
Anali a e
Analizzare
Presentare
DATI GEOREFERENZIATI
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Sistemi Informativi Geografici
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Campi di applicazione
Agricoltura:
Stime delle colture (carte tematiche, statistiche, previsioni,
...)
Studi di impatto ambientale delle attività zootecniche
(individuazione aree vulnerabili, ...)
Foreste
Rilievi e cartografia (carta forestale, uso del suolo, …)
Assestamento (cartografia tematica, piani di taglio, …)
Ecologia e conservazione
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Campi di applicazione
Nelle Amministrazioni pubbliche:
Realizzazione
R
li
i
e gestione
ti
dei
d i PRG (situazioni
( it
i i di fatto,
f tt
programmazione, ...)
Gestione dei tributi (
(localizzazione delle proprietà,
p p
, ...))
Protezione civile
Nella gestione di reti tecnologiche:
Inventario e gestione (integrazione di dati, segnalazioni,
allarmi e manutenzione
manutenzione, simulazioni e programmazione
interventi)
Pianificazione
Nelle analisi socio-demografiche:
Analisi di mercato (distribuzione geografica,
interdipendenze territoriali, ...)
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Campi di applicazione
Progettazione
g
:
Localizzazione di grandi opere (informazioni geomorfologiche, uso
del suolo, distribuzione demografica, ...)
Valutazione di Impatto Ambientale (sovrapposizione progetto e
tematismi ambientali, incompatibilità, varianti, ...)
In telecomunicazione:
Analisi coperture territoriali (morfologia del terreno, vegetazione,
distribuzione popolazione, ...)
Nel settore dei trasporti:
Controllo di flotte (localizzazione real
real-time);
time);
Analisi dei percorsi ottimali (distanze, traffico, limiti, ...)
Gestione degli interventi;
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Campi di applicazione
Gestione e p
pianificazione ambientale:
Erosione potenziale (overlay di dati geologici, morfologici, uso del
suolo, idrografici, ...)
Idrografia (integrazione tra dati geologici,
geologici idrogeologici,
idrogeologici ...))
Gestione aree di interesse naturalistico (componenti ambientali e
antropiche);
Monitoraggio di fenomeni di inquinamento (aria,
(aria risorse idriche
idriche,
fonti di inquinamento reali e potenziali, ...)
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Campi di applicazione
Gestione forestale
Economia ((analisi di mercato))
Difesa (logistica,
pianificazione)
AM/FM (("gas
gas, acqua & luce
luce"))
Catasto
Salute pubblica
(epidemiologia)
Istruzione
Geologia
Oceanografia
Gestione beni immobiliari
O
Osservazione
i
della
d ll Terra
Telecomunicazioni
Gestione di dati
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amministrativi
Gestione di infrastrutture
R d i
Redazione
di mappe e
banche dati
Industria estrattiva e
mineraria
Gestione delle risorse
naturali
Rilevo e topografia
Trasporti
p
e logistica
g
Urbanistica
Archeologia
Marketing
Ricerca
...
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Positività dei G.I.S.
9 Produzione di elaborati in tempi brevi
9 Produzione di mappe ad hoc
9 Semplificazione del processo cartografico
9 Possibilità e semplicità di aggiornamento
aggio namento dei dati
9 Possibilità di analisi dei dati
9 Risparmio di spazio e risorse per lo stoccaggio
9 Automazione
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Modello dei DATI
Nel rappresentare la realtà geografica si deve “decidere” qual è il modello
migliore di dato da utilizzare:
1.
Dati VETTORIALI : Sono dati geometrici riferibili alle primitive
geometriche PUNTI, LINEE, POLIGONI memorizzati attraverso le
coordinate dei punti significativi degli elementi stessi. A ciascun
elemento è associato un record del database informativo che
contiene tutti gli attributi dell
dell'oggetto
oggetto rappresentato.
rappresentato
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Modello dei DATI
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Modello dei DATI
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Modello dei DATI
Nel rappresentare la realtà geografica si deve “decidere” qual è il modello
migliore di dato da utilizzare:
2.
Dati RASTER : rappresentare il mondo reale attraverso
un’immagine
g
costituita da una matrice di celle,, generalmente
g
di
forma quadrata, dette PIXEL.
La dimensione del pixel (detta anche pixel size),
size) generalmente espressa
nell'unità di misura della carta (metri, chilometri etc.), è strettamente
relazionata alla precisione del dato.
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Modello dei DATI
Righe
Colonne
cella
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Modello dei DATI
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USARE DATI RASTER O VETTORIALI ?
9 I dati vettoriali e i dati raster si adattano ad usi diversi
9 Nella cartografia raster l’informazione è dedotta
visivamente dai
d pixel,
l è corretto usare questi dati
d per
rappresentare QUANTITÀ VARIABILI PER CONTINUITÀ
(Carta pendenze,
pendenze esposizioni
esposizioni, …))
9 Nella cartografia
g
vettoriale,, oltre a dedurre che quella
q
linea rappresenta un edificio, alla stessa sono associate altre
informazioni “non deducibili” ma recuperabili “interrogando” la
l’ l
l’elemento
stesso (Strade, Edifici, Fiumi …)
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USARE DATI RASTER O VETTORIALI ?
Principali formati di tipo raster:
TIFF, JPG, BMP, GIF, PNG, WMF, EMF, ICO,
GRID, GEOTIFF
Principali formati di tipo vettoriale:
SHP, DXF, DWG, DGN, DWF, IGES, NTF, VPF,
E00
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ACQUISIZIONE DATI GEOGRAFICI
¾ Digitalizzazione (Acquisizione in forma vettoriale)
¾ Rasterizzazione o Scansione ((scansione e successiva
georeferenziazione di cartografia cartacea già
esistente)
¾ Ortofoto e Telerilevamento
¾ Rilievi
Rilie i GPS
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ANALISI E OPERAZIONI SPAZIALI
Operazioni che possono essere applicate ai DATI VETTORIALI
OPERAZIONE
OUTPUT
CLIP
ERASE
INTERSECT
UNION
MERGE
BUFFER
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ANALISI E OPERAZIONI SPAZIALI
Operazioni che possono essere applicate ai DATI RASTER: MAP ALGEBRA
FUNZIONI
OUTPUT
FOCALI
Calcola il Raster di output sulla base
d l valore
del
l
di alcune
l
celle
ll adiacenti
di
ti
scelte su un’area scelta dall’utente
ZONALI
Calcola il Raster di output sulla base
del confronto tra 2 raster applicando
un operatore (media, minimo,
massimo,
LOCALI
Calcola il Raster di output sulla base
del valore delle celle del raster di
input (trigonometriche, esponenziali,
logaritmiche …)
GLOBALI
Calcola il Raster di output sulla base
di algoritmi applicati alle celle del
raster
t di input.
i
t
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MODELLI TRIDIMENSIONALI
I modelli tridimensionali sono generati in 2 modi:
1) T.I.N. Triangulated Irregular Network quando si dispone di un
insieme di elementi quotati sparsi, si utilizza un algoritmo che
costruisce una rete di triangoli i cui vertici sono costituiti dai punti
di cui si conoscono le coordinate.
2) D.E.M
D E M o D.T.M.
D T M Digital Elevation Model o Digital Terrain Model
quando si dispongono un insieme di punti quotati ordinati in griglie
a passo regolare
regolare.
A partire da entrambi è possibile interpolare curve di livello, effettuare
analisi di pendenza e di esposizione, generare viste 3D ecc..
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ArcGIS
¾
ArcEditor
¾
ArcMap
¾
ArcInfo
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Il formato nativo: shape file
Uno shape (.shp
shp) file immagazzina:
• le geometrie non topologico e le informazioni degli attributi in un data set.
• le informazioni geometriche dei campi sono immagazzinate in un altro data set.
In considerazione di questa particolare struttura gli shape file che non hanno il
processo di scrittura della topologia
p
p g all’interno si avvantaggiano,
gg
, con una maggiore
gg
velocità di disegno e di edit, rispetto agli altri metodi di immagazzinamento dei dati.
• Gli attributi sono archiviati in formato dbase in un file associato.
areesosta.shp
areesosta shx
areesosta.shx
areesosta.prj
areesosta.dbf
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Descrizione Tecnica di uno Shape File
1) File
Fil Principale
P i i l .shp:
h descrive
d
i la
l forma
f
(punto,
(
li o poligono)
line
li
) con l’elenco
l’ l
dei
d i suoii vertici,
i i
2) File Indice .shx: contiene l’ordine di digitalizzazione a partire dal primo record del file
principale,
3) File dbase .dbf è costituito da vari campi che contengono gli attributi da collegare ad ogni
record con una relazione 1 a 1 tra la geometria e gli attributi basata sul numero del record.
I file principali che costituiscono lo shape (da 3 a 5) devono avere hanno sempre lo stesso
nome.
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