Lezione 4 - GIS
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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] 1 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 Analisi e pianificazione del Territorio per l’utilizzo con gli strumenti GIS. 2 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. Analisi e pianificazione del Territorio 3 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. 4 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 Analisi e pianificazione del Territorio 5 Cartografia Numerica e Tradizionale Analisi e pianificazione del Territorio 6 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” Analisi e pianificazione del Territorio -Proliferazione gerghi specifici - Difficoltà di comprensione tra gli “addetti ai lavori” 7 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. Analisi e pianificazione del Territorio 8 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) Analisi e pianificazione del Territorio 9 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. Analisi e pianificazione del Territorio 10 Sistemi Informativi Geografici HARDWARE SOFTWARE UTENTI DEDICATO DATI SPAZIALI Analisi e pianificazione del Territorio 11 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 Analisi e pianificazione del Territorio 12 Sistemi Informativi Geografici Analisi e pianificazione del Territorio 13 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 Analisi e pianificazione del Territorio 14 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, ...) Analisi e pianificazione del Territorio 15 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; Analisi e pianificazione del Territorio 16 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, ...) Analisi e pianificazione del Territorio 17 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 Analisi e pianificazione del Territorio 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 ... 18 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 Analisi e pianificazione del Territorio 19 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 Analisi e pianificazione del Territorio 20 Modello dei DATI Analisi e pianificazione del Territorio 21 Modello dei DATI Analisi e pianificazione del Territorio 22 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. Analisi e pianificazione del Territorio 23 Modello dei DATI Righe Colonne cella Analisi e pianificazione del Territorio 24 Modello dei DATI Analisi e pianificazione del Territorio 25 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 …) Analisi e pianificazione del Territorio 26 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 Analisi e pianificazione del Territorio 27 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 Analisi e pianificazione del Territorio 28 ANALISI E OPERAZIONI SPAZIALI Operazioni che possono essere applicate ai DATI VETTORIALI OPERAZIONE OUTPUT CLIP ERASE INTERSECT UNION MERGE BUFFER Analisi e pianificazione del Territorio 29 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 Analisi e pianificazione del Territorio 30 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.. Analisi e pianificazione del Territorio 31 ArcGIS ¾ ArcEditor ¾ ArcMap ¾ ArcInfo Analisi e pianificazione del Territorio 32 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 Analisi e pianificazione del Territorio 33 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. Analisi e pianificazione del Territorio 34 Analisi e pianificazione del Territorio 35
