Contenuti del corso - Servizi Bibliotecari di Ateneo

A.B.Cartografia Digitale
Introduzione all’utilizzo della cartografia digitale
TeDOC: Ilaria Muratori e Marcella Samakovlija
DAStU-Ladec: Paolo Dilda e Viviana Giavarini
Contenuti del corso
Obiettivi
• fornire una base conoscitiva sui diversi formati di dati disponibili
relativi a cartografie e dati statistici (raster e vettoriali: jpg, tiff,
dwg, shp, etc);
• introdurre le principali funzioni di un software GIS e utilizzare
ArcGis per elaborazioni di dati cartografici
• mettere l’utente nella condizione di visualizzare, tematizzare,
interrogare e operare sulle banche dati cartografiche e statistiche
disponibili presso l’Ateneo;
• fornire utili suggerimenti per effettuare ricerche cartografiche
attraverso motori di ricerca e siti web specialistici
2
Contenuti del corso
Modulo 1 – prima giornata
• Introduzione alla cartografia digitale, cosa è un GIS;
• Tipologie di dati in GIS e CAD;
• Principali funzioni di un GIS: visualizzazione, tematizzazione e interrogazione di banche
dati cartografiche e statistiche;
• Software ArcGIS: componenti ArcCatalog, ArcMap, ArctoolBox
• Esercitazione: visualizzazione, tematizzazione dei dati e costruzione di cartografie
tematiche
Modulo 2 – seconda giornata
• Componente ArcMap: editing e funzioni avanzate
• Esercitazione: creazione di un progetto mxd, selezione in base alla localizzazione,
digitalizzazione di nuovi elementi
• Esempi di software Gis opensource: Quantum Gis (QGIS)
• Principali funzionalità di QGis (Open Source)
• Banche dati: la ricerca della cartografia storica e attuale attraverso fonti di qualità
3
Contenuti del modulo 1
Definizioni generali
•
Cartografie digitali
 raster
 vettoriali CAD
 vettoriali GIS - introduzione ai GIS
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
•
•
•
visualizzazione
tematizzazione
Interrogazione
Software ArcGis
•
•
componenti di ArcGis: ArcCatalog ArcMap ArctoolBox
gestione del progetto (file mxd)
Esercitazione
4
Definizioni generali
Modello vettoriale e modello raster
La cartografia raster è una
rappresentazione dello spazio
attraverso celle regolari (dette pixel)
ordinate secondo linee e colonne in
modo da costituire una matrice
La cartografia vettoriale modella gli
oggetti del mondo reale attraverso
l'utilizzo di primitive geometriche
(punti, linee e poligoni) codificate e
memorizzate come una collezione di
coordinate x,y.
5
Definizioni generali
Cartografia digitale
Raster (es. tif): la risoluzione di un
raster dipende dalla dimensione del
pixel.
6
Vettoriale (es. dwg, shp)
Definizioni generali
Cartografia digitale vettoriale
Dwg – dxf: formati per strumenti
CAD (Computer Aided Drafting)
Shp: formato per strumenti GIS
(Geographic Information
System).
Contiene forme geometriche
(shape = forma) correlate a un
database contenente gli
attributi.
7
Definizioni generali
Cos’è un GIS - Geographical Information System
• insieme di componenti hardware e software per acquisire,
processare, analizzare, immagazzinare e restituire in forma
grafica e alfanumerica dati riferiti a un territorio
• il GIS stabilisce un collegamento fra un database cartografico
(rappresentazione geometrica della realtà) e un database
alfanumerico (elementi descrittivi della realtà)
8
Definizioni generali
Dalla realtà alla rappresentazione cartografica
La realtà (il territorio, ma anche un
edificio o un oggetto) viene
scomposta nelle sue forme
primitive e viene restituita
graficamente sotto forma di punti,
linee o poligoni.
Nei sistemi GIS ogni elemento
grafico è georeferenziato.
9
Definizioni generali
Ogni cosa al suo posto
Georeferenziazione:
attribuzione a dato cartografico dell’informazione relativa alla sua
posizione sulla superficie terrestre;
Questa posizione è espressa in un particolare sistema geodetico di
riferimento e utilizza particolari sistemi di proiezione (ad es. GaussBoaga o UTM).
La georeferenziazione può essere applicata a ogni tipo di dato
cartografico (raster, vettoriale …).
Permette inoltre di incrociare informazioni diverse relative al
medesimo territorio (ad es. uso del suolo esistente con piano
regolatore)
Es.: in Google Maps le informazioni sono tutte georeferenziate,
infatti è possibile cercare negozi o località di interesse che vengono
individuate direttamente sulla mappa.
10
Definizioni generali
Dalla realtà alla rappresentazione cartografica - CAD
realtà
modello dei dati
organizzazione in
AutoCAD
layer vegetazione
alberi e siepi
punti e linee
layer uso suolo
usi del suolo
poligoni e punti
layer strade
strade
linee
11
Definizioni generali
Dalla realtà alla rappresentazione cartografica - GIS
realtà
modello dei dati
6
5
4
alberi
3
2
1
punti
A
B
C
usi del suolo
7
2
5
3
4
12
ID
1
2
3
4
5
6
DESCR.
quercia
pioppo
pino
tiglio
pioppo
pioppo
…
…
ID
A
B
C
AREA
100
200
100
DESCR.
frutteto
orto
urbano
…
poligoni
1
strade
attributi
linee
6
DA NODO A NODO LUNGH. TIPO
22 AUTO
5
7
14 SS
1
5
12 AUTO
3
5
17 AUTO
3
4
8 AUTO
5
2
20 SS
5
6
…
…
…
…
Definizioni generali
Principali differenze fra CAD e GIS
Operazioni
Sistemi CAD
Sistemi GIS
memorizzazione
dei dati
primitive geometriche (punti, linee, poligoni) con coordinate x e y. Nei GIS
la georeferenziazione è fondamentale mentre nel CAD no.
organizzazione
dei dati
progettata dall’utente utilizzando
layer differenziati per tipo di dato
secondo criteri di omogeneità
dipende dal tipo di dato (punto, linea
o poligono) e utilizza criteri di
omogeneità (ad es. usi del suolo
separati da edifici)
attributi dei dati
dipendono dall’accuratezza della
suddivisione in layer
sono contenuti in un database
collegato a ogni singolo elemento
grafico (feature)
digitalizzazione
simile (più agevole nel CAD)
modifica dei dati
manuale
possono essere effettuate modifiche
automatiche sia incrociando i dati
grafici sia agendo sul DB
tematizzazione
dei dati
manuale (dipende anche
dall’accuratezza della suddivisione
in layer)
automatica, possibile attraverso la
gestione degli attributi contenuti nel
DB
interrogazione
dati (query)
no
sì, utilizzando il DB degli attributi
13
Definizioni generali
Funzioni di un GIS
Analisi sui dati geografici
 sovrapposizione di mappe (overlay)
 analisi di rete
 buffering
 join e relate
Analisi sui dati alfanumerici
 selezione ed estrazione dei dati selezionati
 aggregazione di dati in base agli attributi o in base alla posizione
 generazioni di campi attributo dimensionali (area, perimetro,
lunghezza …)
 elaborazioni statistiche
Produzione di carte tematiche e di sintesi
 rappresentazione di fenomeni territoriali (es. densità abitativa,
produttività agricola, vulnerabilità territoriale …)
14
Definizioni generali
Analisi sui dati geografici: overlay
Le operazioni di overlay
mapping (sovrapposizione di
mappe) generano un nuovo
livello informativo contenente,
sia a livello grafico sia a livello
di attributi, il risultato
dell’incrocio fra gli elementi
presenti negli strati di origine.
15
Definizioni generali
Overlay
2
4
3
1
5
6
A
B
C
2
1
16
4
3
5
6
ID
1
2
3
4
5
6
AREA
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
dest
res
res
ind
art
ind
res
n. piani
8
3
1
1
2
4
ID
A
B
C
AREA
100
200
100
vulne vincoli
alta
sì
media no
bassa
no
ID
1
2
3
4
5
6
AREA
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
xxx
dest
res
res
ind
art
ind
res
n. piani
8
3
1
1
2
4
vulne
bassa
alta
media
media
media
media
vincoli
no
sì
no
no
no
no
Definizioni generali
Tipi di overlay
• union
• intersect
• clip
• spatial join
17
Definizioni generali
Altre operazioni sui dati geografici
• dissolve
18
• append
• merge
Definizioni generali
Analisi sui dati geografici: analisi di rete
Le principali analisi di rete sono:
• ricerca del minimo percorso
• ricerca percorso meno costoso
• gestione della rete con fornitori o
consumatori di risorse
• verifica delle connettività tra punti
della rete
19
Definizioni generali
Analisi sui dati geografici: buffering
L’operazione di buffering consiste
nell’individuare delle fasce o aree
di rispetto intorno a elementi
territoriali come ad esempio le
fasce di rispetto fluviale o
stradale.
20
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Analisi sui dati alfanumerici: selezione ed estrazione -1
La selezione dei
dati può essere
fatta a partire
dalla tabella degli
attributi (elementi
con le stesse
caratteristiche) o
a partire dai dati
cartografici (es.
porzioni di
territorio).
21
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Analisi sui dati alfanumerici: selezione ed estrazione -2
I dati
selezionati
possono
essere
estratti e
quindi
diventare
una nuova
base dati
22
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Operazioni sui dati alfanumerici -1
•inserimento
nuovi campi
•calcolo della
geometria
area,
perimetro,
lunghezza …
23
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Operazioni sui dati alfanumerici -2
tabella attributi dello shape
COD_ISTA NOME_COM
12001
12002
12003
12004
12005
12011
12012
12013
12014
12015
12016
12017
12018
12019
12020
AGRA
ALBIZZATE
ANGERA
ARCISATE
ARSAGO SEPRIO
BESANO
BESNATE
BESOZZO
BIANDRONNO
BISUSCHIO
BODIO LOMNAGO
BREBBIA
BREGANO
BRENTA
BREZZO DI BEDERO
COD_ISTA NOME_COM
12001
12002
12003
12004
12005
12011
12012
12013
12014
12015
12016
12017
12018
12019
12020
24
AGRA
ALBIZZATE
ANGERA
ARCISATE
ARSAGO SEPRIO
BESANO
BESNATE
BESOZZO
BIANDRONNO
BISUSCHIO
BODIO LOMNAGO
BREBBIA
BREGANO
BRENTA
BREZZO DI BEDERO
dbf esterno
COD_ISCOD_RECOD_PRCOD_CMCOD_ASL
030120003
030120003
030120003
030120003
030120003
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120203
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
ZO29
ZO27
ZO27
ZO27
ZO30
ZO29
COD_ISTAT POPOLAZ
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
12004
12013
12003
12002
12012
12005
12015
12017
12014
12011
12016
12019
12020
12018
12001
COD_ISCOD_RECOD_PRCOD_CMCOD_ASL COD_ISTA POPOLAZ
030120003
030120003
030120003
030120003
030120003
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120103
030120203
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
ZO29
ZO27
ZO27
ZO27
ZO30
ZO29
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
12001
12002
12003
12004
12005
12011
12012
12013
12014
12015
12016
12017
12018
12019
12020
358
4.923
5.467
9.218
4.482
2.331
4.790
8.112
3.129
3.778
1.987
3.145
709
1.638
947
9.218
8.112
5.467
4.923
4.790
4.482
3.778
3.145
3.129
2.331
1.987
1.638
947
709
358
Nati
92
75
39
23
32
27
30
14
18
19
10
17
6
5
2
• join table
permette di collegare
gli attributi di uno
shapefile a DB esterni
contenenti nuove
informazioni che
possono essere
utilizzate per
tematizzare
Nati
2
23
39
92
27
19
32
75
18
30
10
14
5
17
6
il join è possibile grazie alla
presenza di un campo
identico nei due DB (in
questo caso COD_ISTAT)
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Tematizzazione
25
Rappresentazione di fenomeni territoriali - 1 -
26
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Rappresentazione di fenomeni territoriali - 2 -
27
ArcGIS – ArcView
ArcGIS
• ArcView (Basic): funzionalità di base: gestione dei dati, tematizzazione, analisi
geografiche, produzione di cartografie …
• ArcEditor (Standard): aggiunta di funzionalità avanzate di editig dei
geodatabase
• ArcInfo (Advanced): funzionalità complete per un utilizzo di alto livello.
ArcView
• ArcMap: ambiente di gestione dei dati geografici e alfanumerici per la
visualizzazione, tematizzazione, interrogazione ed editing dei dati
• ArcCatalog: ambiente di gestione dei metadati e dei file, per la copia, la
cancellazione, l’organizzazione e la georeferenziazione dei file
• ArcToolbox: raccolta dei comandi per la gestione, l’analisi geografica, la
selezione, l’estrazione dei dati …
28
Definizioni generali
Cos’è uno shapefile
sempre presenti
è un formato di dati vettoriale ESRI
• viene utilizzato come formato di interscambio fra i vari sistemi GIS
(è uno standard)
• consiste in più file con diverse estensioni:
• .shp
• .dbf
• .sbn
• .sbx
• .shx
• .prj
• ..…
29
ArcMap
30
contiene le forme
contiene i dati alfanumerici
Gestione risorse e ArcCatalog
31
ArcCatalog
32
ArcCatalog - Metadati
33
ArcMap – il progetto .mxd
ArcMap permette di salvare le elaborazioni effettuate, le visualizzazioni e tematizzazioni,
nonché i layout di stampa sotto forma di un unico file (estensione.mxd)
34
ArcMap – il progetto .mxd
IMPORTANTE
Poiché il file.mxd è una collezione di indirizzi di file (tutti i file che compongono la
vista in ArcMap) è utile impostare il salvataggio dei percorsi relativi, quindi non a
partire dalla radice principale (es. C:\) bensì a partire dalla directory in cui è salvato il
file.mxd (es. Z:\Corso_ABCartografia_digitale\)
35
Impostazioni ArcMap
Impostare le unità di misura della vista in modo da poter visualizzare e stampare i
dati in scala
36
Impostare la scala
37
CT10 – esempio di richiesta
Obiettivo dell’utente: realizzare una cartografia di base per il territorio della
Regione Lombardia contenente le seguenti informazioni:
•
•
•
•
38
aree urbanizzate
confini comunali
rete stradale (tematizzata per livello)
rete ferroviaria
Il portale TeDOC: http://www.tedoc.polimi.it
39
Come fare la ricerca
40
CT10 – esempio di richiesta
Nella richiesta l’utente inserirà i seguenti tematismi:
•
•
•
uso del suolo
ambiti amministrativi
infrastrutture di trasporto
Cosa porterà a casa?
41
CT10 – schema fisico dei dati
42
CT10 – schema fisico dei dati
43
CT10 – realizzare la carta
44
DUSAF – esempio di richiesta
Obiettivo dell’utente: realizzare una carta con l’indicazione dei
principali usi del suolo per il territorio del Comune di Milano.
La carta dovrà contenere le seguenti informazioni:
•
•
informazioni di base (area urbanizzata, confini
comunali, rete stradale, rete ferroviaria)
usi del suolo
45
Come fare la ricerca - 2
46
Regione Lombardia – Progetto DUSAF
47
DUSAF – esempio di richiesta
Nella richiesta l’utente inserirà i seguenti tematismi per la
•
•
ambiti amministrativi
infrastrutture di trasporto
e la base dati
48
CT10 (codice carta 0807):
DUSAF (codice carta 0814)
DUSAF – codici e legenda
49
DUSAF – realizzare la carta
50
CTR raster
51
CTR raster – i file
52
La carta finale
53
Esercitazione
Salvare la cartella Z:\R21\CorsoABC\dati\per_studenti
sul desktop
Aprire il programma: Start>Tutti i programmi>ArcGIS>ArcMap 10
54
Esercitazione: tematizzazione e operazioni sui dati - 1
Primo esercizio (dati ISTAT)
•
caricare confini_comunali_ITALIA.shp
•
caricare popolazione_91-2001.dbf
•
join table utilizzando come campo comune “COD_ISTAT”
•
tematizzazione per classi di popolazione
•
selezione di regione Lombardia (COD_REG = 3) attributi ed estrarre dati
selezionati
•
dissolve su campo “COD_PROV” mantenendo il dato sulla popolazione
(Statistic Field Pop 2001, Statistic Type = SUM)
•
visualizzazione risultato dissolve
55
Esercitazione: tematizzazione e operazioni sui dati - 2
Secondo esercizio (dati CT_10 Regione Lombardia)
56
•
caricare co_ctr.shp, selezionare Milano (COD_ISTAT = 15146) ed estrarre
selezione
•
caricare us_ctr.shp e st_arco.shp
•
clip di us_ctr e st_arco con confini di Milano (file risultanti: usi_milano.shp e
strade_milano.shp).
•
tematizzazione di usi_milano.shp (campo STRATO_CTR) e
strade_milano.shp (campo TIPO_ARCO)
•
caricare raster
•
impostare trasparenza layer usi_milano.shp
Esercitazione: tematizzazione e operazioni sui dati - 3
Terzo esercizio (dati ISTAT per sezione censuaria)
•
caricare sez_015_p.shp, selezionare Milano (PRO_COM =15146) ed
estrarre selezione (MILANO_sez_censuarie2001.shp)
•
caricare Dati_per_sezione_MILANO.xls
•
join table utilizzando come campo comune COD_TOT e COD_SEZ
•
caricare raster
•
tematizzazione utilizzando dati popolazione totale, abitazioni e stranieri
residenti
•
impostare trasparenza layer per MILANO_sez_censuarie2001.shp
57
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Stampare in scala - GIS
occorre
conoscere l’unità
di misura (map
units) utilizzata
per la
costruzione della
cartografia.
Nei nostri sistemi
di proiezione si
usano i metri
Settare le
proprietà del
data frame su
metri.
58
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Stampare in scala - GIS
inserire la scala di
visualizzazione e
stampa (1:5.000,
1:10.000,
1:25.000 ….)
59
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Organizzazione della stampa
Per la stampa si
usa il layout nel
quale è possibile
inserire
automaticamente
le legende con le
tematizzazioni
scelte
per passare dalla view al layout
60
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Dati raster e dati vettoriali nei sistemi CAD
CTC Monza (vettoriale)
CTR Lombardia (raster)
61
Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster
Stampare in scala - CAD
autoCAD
occorre conoscere a
cosa corrisponde una
unità di disegno
(drawing unit)
es. CTR Lombardia
raster:
1 unità disegno = 1m
stampa 1:10.000
dove 1cm = 10.000cm
cioè 1cm = 100m
cioè 10mm = 100m
cioè 1mm = 10m
1 mm = 10 unità.
62
Il TeDOC
Il TeDOC (Servizio Tesi e Documentazione della Cartografia) è una struttura del
Sistema Bibliotecario di Ateneo
63
I materiali disponibili al TeDOC
• mappe catastali
• cartografie tecniche e tematiche attuali
• banche dati geografiche e statistiche
• pubblicazioni statistiche e riviste di settore
• piani urbanistici e territoriali
• tesi di laurea
per agevolare la ricerca
64
portale TeDOC
Il servizio di Reference
Presso il TeDOC, dato l’aspetto eterogeneo dei materiali disponibili, le
differenze di supporto e di modalità di accesso, il servizio Reference è
svolto da personale esperto a disposizione durante tutto l’orario di
apertura per :
• orientare l’utente nell’identificazione dei documenti utili ai propri
obiettivi di studio
• guidarlo nelle strategie di reperimento dei documenti non
direttamente posseduti dal centro
65
Il portale TeDOC: http://www.tedoc.polimi.it
66
Link utili
• Video corsi gratuiti ESRI
http://www.esriitalia.it/formazione/video-corsi/tutorial-arcgis.html
• Glossario (in english)
http://www.gis.com/content/gis-glossaries
67
Programmi GIS Open Source
GRASS - http://grass.osgeo.org/
OpenJump - http://www.openjump.org/
Quantum GIS - http://www.qgis.org/
uDig - http://udig.refractions.net/
68