Ambiente4c sistemi-informativi-geografici

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  • 1. GISGIS – Sistemi Informativi Geografici Esame di Monitoraggio Ambientale del Territorio Marco Moriondo Camilla Dibari marco.moriondo@unifi.it Tel.: 055 328 8257 Dipartimento di Scienze Agronomiche e Gestione del Territorio Agro-forestale (DISAT) Università di Firenze
  • 2. GIS Informazione Geografica Informazione sugli oggetti e sui fenomeni disposti sulla superficie della Terra nel tempo (what is, where, when)Tecnologie dell’informazione geografica• Sistemi di localizzazione globale (Global Positioning Systems, GPS) Un sistema di comunicazione con una rete di satelliti disposti in orbita terrestre a che può permettere precise valutazioni della localizzazione di un punto sulla superficie terrestre (con una approssimazione variabile, secondo la strumentazione, da 100 metri a meno di un centimetro)
  • 3. GIS Tecnologie dell’informazione geografica• Telerilevamento (Remote Sensing, R/S) “Insieme di tecniche per acquisire immagini o altre forme di dati relative a un oggetto attraverso rilevazioni fatte a distanza rispetto all’oggetto (p.e. attraverso rilevazioni aeree e satellitari), e insieme l’elaborazione e l’analisi dei dati” (Canada Centre of Remote Sensing)• Sistemi informativi geografici (Geographic Information Systems, GIS) “Un sistema per acquisire, archiviare, integrare, modificare, analizzare e visualizzare dati che sono riferiti alla superficie terrestre” (UK Department of Environment Chorley Report, 1987)
  • 4. GIS Sistema Informativo Geografico (o territoriale = SIT)SISTEMA implica che i dati sono organizzati in un sistemacostituito da varie componenti funzionali correlate fra di loro,per linserimento, lorganizzazione, la manipolazione, latrasformazione, la visione, la combinazione, linterrogazione, lamodellizzazione e la restituzione dei dati nella forma voluta.INFORMATIVO indica che i dati sono organizzati in modotale da fornire informazioni tabellari o grafiche e risposte adinterrogazioni interattive.GEOGRAFICO sta ad indicare che la localizzazione dei dati ènota o può essere calcolata in termini di coordinate geografiche(geograficamente riferito).
  • 5. GIS SIT <> GIS SIT GIS Sistema Informativo Geographic Territoriale Information System• HARDWARE• SOFTWARE • SOFTWARE• Banca DATI• ORGANIZZAZIONE
  • 6. GIS GISÈ uno strumento informatico per l’elaborazione di una grossa mole di dati e di informazioni riferite al territorio organizzate in un database e capace di riprodurre delle mappe
  • 7. GIS Altre definizioni GIS• “Il terreno comune tra le tecniche di elaborazione dell’informazione e i molti campi di attività che usano tecniche di analisi spaziale” (Tomlinson, 1972)• “Una potente dotazione di strumenti per raccogliere, archiviare, selezionare, modificare e visualizzare dati spaziali del mondo reale” (Burroughs, 1986)• “Un sistema computerizzato di gestione di database per la raccolta, l’archiviazione, la ricerca, l’analisi e la visualizzazione di dati spaziali, ossia definiti in virtù della loro posizione” (NCGIA, 1987)• “Un sistema di supporto alla decisione che implica l’integrazione di dati riferiti nello spazio in tecniche di risoluzione di problemi” (Cowen, 1988)
  • 8. GIS Def. Intuitiva GIS• Il GIS è una mappa con dentro un database gestito da un computer• i GIS sono software capaci di integrare informazione spaziale e informazione alfanumerica• i GIS raccolgono, organizzano, elaborano e visualizzano informazione (spaziale e non spaziale) su oggetti o su fenomeni le cui coordinate spaziali sono riferite alla superficie terrestre
  • 9. GIS Gis è …• …una mappa più potente• …uno strumento analitico e descrittivo molto più potente di una mappa per fare operazioni complesse• …uno strumento di archiviazione dei dati delle memorie dei computer permette di gestire enormi quantità di informazioni• …uno strumento per integrare molti differenti tipi di dati, provenienti da diverse fonti informative
  • 10. GIS GIS è una mappa più efficace perché …• Gli strumenti informatici sono più stabili di quelli cartacei, e più facili da distribuire attraverso le reti telematiche• Sono aggiornabili più velocemente e più facilmente• È possibile creare documenti personalizzati e adatti ad una circostanza determinata
  • 11. GIS Settori di applicazione delle tecniche GISGeomarketing• Attività che utilizzano un modello geografico ai fini della pianificazione e/o gestione di attività commerciali o di servizio – Valutazione della localizzazione ottimale di nuove attività economiche (in funzione della distribuzione della popolazione, dell’efficienza della rete dei trasporti) – Analisi dei comportamenti spaziali di un bacino di utenza rispetto a una offerta commerciale – …
  • 12. GISSettori di applicazione delle tecniche GISGestione di risorse ambientali• Attività che interessano la conservazione, valorizzazione e tutela delle risorse naturali – Valutazione del rischio e della vulnerabilità ambientale – Valutazione degli effetti ambientali di una trasformazione territoriale (VIA: Valutazione di Impatto Ambientale) – Valutazione dei tipi di vegetazione sulla base di attitudini ambientali (morfologia del suolo e microclima) – …
  • 13. GIS Settori di applicazione delle tecniche GISGestione di sistemi e rete e infrastrutture• Attività di gestione di opere e impianti connessi alla distribuzione di servizi sul territorio (strade, acquedotti, elettrodotti, ecc.) – Determinazione della copertura di una rete di gestione di telefonia cellulare – Valutazione della migliore allocazione delle risorse sulla rete – Valutazione della rete dei migliori percorsi nella organizzazione di servizi di spedizione e di manutenzione – …
  • 14. GIS Settori di applicazione delle tecniche GISGestione urbana e territoriale• Attività di gestione delle risorse insediative e territoriali – Diffusione di repertori cartografici e di basi dati geografiche – Coordinamento tra le norme e le prescrizioni connesse a diversi strumenti giuridici – Gestione della imposizione fiscale –…
  • 15. GIS Settori di applicazione delle tecniche GISAnalisi e valutazione delle risorse urbane e territoriali• Attività di costruzione di sistema integrato di informazioni relative alle risorse orientate alla costruzione di scelte di trasformazione – Costruzione di analisi e descrizioni della morfologia dei suoli e della sua implicazione con gli assetti agrari e insediativi – Costruzione di schedature localizzate di manufatti di interesse funzionale, ambientale, storico-culturale – Misura delle dinamiche di trasformazione degli assetti colturali e insediativi nel tempo lungo della trasformazione – Valutazione dell’impatto visivo delle trasformazioni edilizie e territorialiProduzione di mappe comunicativamente efficaci, espressive e comprensibili
  • 16. GIS Cartografia digitaleNella cartografiatradizionale l’elemento baseè un disegno che contiene informa implicita lecoordinate dei punti chedefiniscono gli oggettirappresentati (tramite ilreticolato del sistema diriferimento) Nella cartografia numerica l’elemento base è un insieme di coordinate che contiene in forma implicita la sua visualizzazione analogica
  • 17. GIS Database geografico• Insieme di tabelle e dati georiferiti al territorio connessi fra di loro attraverso delle relazioni in modo da poter eseguire delle analisi spaziali tramite tecniche di elaborazione avanzate presenti in software GIS• Per essere rappresentati in un database gli elementi geografici devono essere definiti attraverso un modello spaziale
  • 18. GIS Dati Geografici I Dati Geografici sono una rappresentazione schematizzata del mondo reale e sono caratterizzati da: • una loro tipologia: vettoriale o raster•dei propri Attributi •una collocazione nello spazio (posizione geografica)
  • 19. GIS Tipi di dati geografici• Gli elementi geografici possono essere distinti secondo due tipi fondamentali Oggetti FenomeniEntità fisiche (come Eventi che si manifestano inedifici, strade, acquedotti modo continuo (come…) oppure entità giuridiche l’altitudine, la temperatura,(come stati, comuni, la pendenza del suolo, …);proprietà …) che hanno un i fenomeni esistono ovunquelimite individuabile e (ogni punto del suolo ha unadunque possono essere altitudine o una pendenza) econsiderate come entità non hanno limiti individuabilidiscrete
  • 20. GIS Modelli spazialiIn un sistema informativo un database geografico può esserecodificato attraverso due modelli:• modello vettoriale (punti, linee, poligoni)• modello a griglia o raster (insieme di celle uniformisistematicamente organizzate)Di norma, i modelli vettoriali sono più appropriati per larappresentazione e l’analisi di oggetti discreti mentre l’uso dimodelli raster è preferibile per l’analisi e la rappresentazione difenomeni continuiTuttavia, nella pratica:•è possibile che sia necessario o utile lavorare con modelli rasterper descrivere oggetti discreti e viceversa utilizzare modellivettoriali per descrivere fenomeni continui•accade molto spesso che sia necessario utilizzare in uno stessoprogetto di descrizione entrambi i modelli
  • 21. GIS Modello datiVettoriale(punti,linee e poligoni)Raster(Matrice di pixel)
  • 22. GIS Mod. vettoriale – Primitive geometricheLa realtà fisica o geografica può essere rappresentata mediante entitàgeometriche semplici: punti, linee e poligoni Punto è un oggetto spaziale adimensionale individuato da una coppia di coordinate nello spazio bidimensionale Linea è un oggetto spaziale le cui coordinate sono definite dalle coordinate della sequenza ordinata di puntiPoligono è un oggetto spaziale costituito da una o più linee che delimitano un’area chiusa le cui coordinate sono definite sempre dalle coordinate della sequenza ordinata di punti che compongono le linee
  • 23. GIS Modello vettoriale - puntiPunti, linee e poligoni sono descritti attraverso leproprie coordinate rispetto a un sistema diriferimento:•coordinata X easting•coordinata Y northing PUNTI (x,y) 3 Nr. 1 X 123,44 Y 11,20 Y 2 45,00 31,00 1 3 6,00 65,00 4 4 44,00 23,00 2 7 5 76,00 58,00 6 20,00 30,00 5 6 10 7 88,00 111,00 9 8 435,00 373,00 9 564,00 102,00 8 10 268,00 632,00 11 12 11 135,00 23,00 12 24,00 456,00
  • 24. GIS Modello vettoriale - lineey 2 Verticey2 b Nodo ay4 4 Id arco Id nodo x yy3y1 c a 1 12,3 22,4 1 3 a 2 15,7 26,1 b 2 15,7 26,1 b 3 18,4 24,3 c 3 18,4 24,3 x1 x2 x3 x4 x c 4 20,5 25,5 •Le linee sono definite da punti connessi da segmenti •i punti si dicono nodi all’inizio e alla fine della linea e vertici nei punti intermedi •la linea che congiunge due nodi si definisce arco
  • 25. GIS Modello vettoriale - poligoniY Id poligono id arco id nodo x y I a 1 x1 y1 1 I a 2 x2 y2 (x,y) g I b 2 x2 y2 I b 3 x3 y3 a I c 3 x3 y3 7 6 I 2 I I c d 4 4 x4 x4 y4 y4 f 3 h I d 5 x5 y5 II e b c I e 5 x5 y5 I e 6 x6 y6 8 4 I f 6 x6 y6 i 5d I f 7 x7 y7 9 l m I g 7 x7 y7 I g 1 x1 y1 10 XI poligoni sono definiti da una linea chiusa, a sua volta definita dapunti connessi da segmenti e il punto di partenza e di fine di unpoligono è lo stesso nodo
  • 26. GIS TopologiaTOPOLOGIA : definisce le relazioni spaziali tra le entitàgeometriche (fra un nodo e archi, fra archi e poligoni)Nel caso sia necessario considerare l’informazione relativa alleproprietà di relazione tra elementi è necessario utilizzare unmodello più complessoTopologia definisce le proprietà di connessione, adiacenza einclusioneEsempio Pol. 1 Pol. 2 I poligoni Pol. 1 e Pol. 2 Pol. 2 sono geometricamente differenti, Pol. 1 ma sono sempre adiacenti Modifica geometrica
  • 27. GIS Relazioni topologiche principaliPrincipio di CONNESSIONE’: gli archi si connettonol’uno all’altro in corrispondenza dei nodiPrincipio di INCLUSIONE: gli archi che connettendosifra di loro racchiudono un’area, definiscono un poligonoPrincipio di ADIACENZA’: gli archi hanno unadirezione e un poligono di destra e un poligono disinistra
  • 28. GIS CONNESSIONE I punti lungo l’arco sono definiti VERTICI ( #) e definiscono la co A forma dell’arco. Ar # Le terminazioni dell’arco sono dette NODI. N Arco B # Ogni arco ha 2 nodi: un nodo di partenza (from-node) e un nodo di arrivo (to-node). # C coAr Gli archi si connettono l’uno all’altro in corrispondenza dei nodi (gli archi A, B e C si connettono al nodo N).
  • 29. GISINCLUSIONE e ADIACENZA Inclusione Il poligono “A” è delimitato dagli archi “3”, “4”, “5” e “7” 4 Adiacenza’ Il poligono “A” è adiacente ai poligoni “B”, “C” e “D” tramite gli archi “3”, “5” e “7”. Sebbene un arco appartenga a 2 poligoni, esso è immagazzinato una sola volta.
  • 30. GIS TopologiaGrazie alla codifica dellalocalizzazione spazialerispetto a un sistema diriferimento le entitàvettoriali raccolte in undatabase possono essererestituite in formaanalogica in una mappa
  • 31. GIS POSSIBILI ERRORI TOPOLOGICISe una linea non è sufficientementelunga per connettersi al nodoprevisto non si verificano leproprietà di connessione fra archie/o definizione dell’area fra poligoniLO “SNAP”
  • 32. GIS POSSIBILI ERRORI TOPOLOGICICreazione di piccoli e indesiderati poligoni che siformano quando si tenta di disegnare 2 volte ilperimetro di poligoni adiacenti o quando sisovrappongono 2 carte con poligoni contigui chenon hanno proprio gli stessi limiti. Questi poligonidevono essere eliminati accorpandoli a uno deipoligoni adiacenti. Linee appese: gli archi più lunghi del necessario che vanno oltre il nodo previsto devono essere riportati alla giusta posizione Tutti gli pseudo nodi vanno tolti se i 2 archi hanno gli stessi attributi
  • 33. GIS Modello raster• Un modello di dati raster (o a griglia) presuppone la ripartizione della superficie terrestre in una griglia ortogonale orientata• Nei modelli di dati raster le celle della griglia (dette anche pixels) rappresentano le unità spaziali minime• I modelli raster sono in genere impiegati per la codifica di: – fotografie satellitari, – scansioni di materiale cartografico cartaceo, – interpolazione di rilevazioni topografiche parziali
  • 34. GIS Modello RasterDIMENSIONE DELLA GRIGLIA = numero di celle(espresso come prodotto di numero di righe x numero dicolonne)RISOLUZIONE DELLA GRIGLIA = dimensioni dellasingola cella La dimensione della cella influenza sia l’aspetto della restituzione analogica della griglia sia i risultati dell’analisi spaziale: • Dimensioni della cella troppo grandi causano approssimazione; • Dimensioni troppo piccole causano lentezza nella elaborazione e necessitano di una grande quantità di spazio per l’archiviazione
  • 35. GIS Modello RASTER 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 Pixel 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 4 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 5 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 6 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 7 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 8 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 9 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 010 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 011 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 012 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0La localizzazione dell’oggetto è definita dal numero di riga e colonna dellamatrice
  • 36. GIS Modello raster (georef.)La georeferenziazione diuna griglia raster sicompleta con due tipi diinformazioni:•dimensioni della cella (inunità di mappa)•riferimento allecoordinate di almeno unacella di origine
  • 37. GIS MODELLO RASTERNel modello raster si possono individuare due tipi dirappresentazione le IMMAGINI e le GRID (immaginiclassificate)
  • 38. GIS GRID• Informazione nei modelli raster viene memorizzata tramite un valore associato ad ogni cella.• Tale valore esprime la qualità o l’intensità di un fenomeno rilevato nella porzione di superficie terrestre corrispondente alla estensione della cella (altitudine, pendenza, uso del suolo, ecc.)• In genere, ad ogni cella è associato un valore numerico; i valori assegnati possono descrivere – l’entità quantitativa del fenomeno rappresentato (quota, percentuale di pendenza, ecc.) – il codice di corrispondenza a una classe qualitativa (1 = seminativo; 2 = bosco; ecc.)
  • 39. GISRaster Coordinate x, y Coordinata x, y + Valori 0/1 (immagine 1 bit) Valori da 1-256 (immagini a 8bit)
  • 40. GISGRID Coordinata x, y + Pendenza Coordinata x, y + Quota
  • 41. GIS Raster classif. GRID(es) Il DTM (Digital Terrain Model) Pixel = 10 metri a terra Valore di quota =121 m s.l.m.
  • 42. GIS VANTAGGI Vettoriale Raster:• rappresentano con grande • semplificano la codifica di precisione oggetti discreti fenomeni variabili in modo (edifici, strade, confini di continuo sulla superficie proprietà) terrestre• rappresentazione • sono perfettamente graficamente accurata compatibili con alcune fonti indipendentemente dalla di informazioni spaziali di scala di restituzione “remote sensing” (p.e. le• sono perfettamente immagini satellitari) compatibili con le rilevazioni • la struttura dei dati è più topografiche, semplice fotogrammetriche e GPS • l’analisi spaziale può essere• richiedono generalmente un implementata molto più minore spazio di semplicemente archiviazione sul disco • No regole topologiche• modifiche ed aggiornamenti parziali sono possibili più semplicemente
  • 43. GIS SVANTAGGI Vettoriale Raster:• la struttura dei dati è più • è generalmente richiesto complessa (topologia) uno spazio maggiore per• l’analisi spaziale è molto l’archiviazione dei dati impegnativa per il calcolo • è impossibile ottenere una e molto più difficile da rappresentazione implementare accurata (indipendente• non molto compatibili con dalla scala di restituzione le tecniche di “remote e dalla risoluzione della sensing” griglia) di fenomeni discreti • le trasformazioni di proiezione sono più difficili
  • 44. GIS Occorre tenere presente che…• L’uso dell’uno o dell’altro modello dipende dagli scopi della descrizione• Alcuni fenomeni (p.e. l’uso del suolo) possono essere rappresentati sia attraverso modelli a griglia, sia attraverso modelli vettoriali• Il principale fattore distintivo tra diversi ambienti software GIS consiste proprio nella diversa capacità di trattare l’uno o l’altro modello• È possibile passare da un modello raster a un modello vettoriale (vettorializzazione) e viceversa (rasterizzazione). Ma: rasterizzazione possibile in modo automatico, no la vettorializzazione.
  • 45. GIS Informazione Geografica I Dati Geografici sono una rappresentazione schematizzata del mondo reale e sono caratterizzati da: • una loro tipologia: vettoriale o raster•dei propri Attributi •una collocazione nello spazio (posizione geografica)
  • 46. GIS Informazione geograficaL’informazione geografica gestita attraverso le tecnologie GIS puòessere distinta in due tipi:•Informazione spaziale – informazione relativa a localizzazione, dimensione, forma e relazione spaziale tra gli oggetti rappresentati•Informazione non spaziale (attributi) – informazione relativa ai caratteri e alle proprietà degli oggetti e dei fenomeni rappresentati
  • 47. GIS Informazione spazialeInformazione geometrica:• informazione relativa alle caratteristiche metriche degli oggetti o dei fenomeni (posizione, forma, dimensione, distribuzione)Informazione topologica• informazione relativa alle relazioni di contiguità tra gli oggetti (adiacenza, connessione, inclusione)
  • 48. GIS Informazione NON spaziale (attributi)• Dopo aver risposto alla domanda: “Dove sono gli elementi geografici, dov’è questa cosa?” occorre domandarsi: “Cosa sono e cosa mi rappresentano gli elementi geografici: cosa c’è qui?”• A questo scopo i GIS amministrano database di informazione non spaziale (dati attributo) riferite a entità geografiche• In un sistema informativo geografico le informazioni non spaziali sono importanti tanto quanto le informazioni spaziali• Le tecnologie GIS sono capaci di interrogare, manipolare e analizzare entrambi i tipi di informazioni (un CAD no!!!!)
  • 49. GIS Informazioni NON spaziali• A seconda di quale modello dati si sia utilizzato (vettoriale o raster), in un GIS ad ogni unità geometrica minima raccolta nell’archivio (celle, nei modelli raster e punti, linee, poligoni nei modelli vettoriali) è associata informazione alfanumerica (dati attributo) che descrive le entità geometriche rappresentate.• ATTRIBUTO = una descrizione di un oggetto geografico, codificata in forma numerica o alfabetica, registrato in forma tabellare e connesso all’informazione spaziale associata a ciascun oggetto attraverso una relazione che utilizza una chiave identificativa
  • 50. GIS Attributi mod. rasterIn un modello raster, dinorma, l’informazione èarchiviata in tabelle cheassociano un valore ad ognicella individuata tramite lasua posizione nella grigliaLa tabella che descrive lagriglia può essere messa inrelazione con un’altra tabellache associa ad ogni valorenumerico un valoredescrittivo qualitativotestuale
  • 51. GIS Attributi mod. rasterDal punto di vista delle forme di codifica digitale, neimodelli raster l’informazione contenuta nelle celle puòessere espressa in due forme fondamentali:• valori numerici interi (integer grids): 8, 27, 342, … – valori numerici interi sono adatti anche per esprimere dati qualitativi attraverso una tabella di decodifica; in questo caso, evidentemente, non è possibile utilizzarli in operazioni aritmetiche• valori numerici con decimali (floating point grids):88.235 , 234.765 , ... – Valori numerici decimali sono adatti per esprimere variazioni di fenomeni variabili in modo continuo – richiedono maggior spazio di archiviazione, ma maggiore precisione informativa
  • 52. GIS Esempi floating point gridsDTM o DEM è, dinorma, una floatingpoint grid organizzatain celle checontengono un valorenumerico checorrisponde alla quotamedia relativa a ognisingolo pixel l’uso dei valori decimali consente(ottenuta, di norma, in questo caso la necessariaper interpolazione precisione informativa per lapunti quotati rilevati rilevazione dei microrilievi deida fotogrammetria e suoli pianeggiantiGPS)
  • 53. GIS Esempi integer gridUna griglia di USO DEL SUOLO (land cover), ottenutadall’elaborazione di rilevazioni Remote Sensing(aerofotografia, fotografia satellitare), è una integergrid organizzata in celle che contengono un numerovariabile di valori.I valori numericicontenuti nellecellecorrispondono avariazioniqualitative dell’usodel suolo che possono essere richiamate attraverso un collegamento a una tabella di decodifica
  • 54. GIS Esempi floating point grids griglia clivometrica, ottenuta attraverso elaborazione DTM è una floating point grid che esprime il valore di pendenza medio della porzione di suolo corrispondente all’estensione della cella i valori numerici contenuti nella cella possono essere espressi in angoli o in percentuale di pendenza (tangente dell’angolo x 100)• N.B.: Può essere utile riclassificare i valori numerici continui in classi clivometriche discrete corrispondenti, per esempio, a diverse condizioni di lavorabilità del suolo:• 0 -> 5 lavorazione meccanizzata• 5 ->10 meccanizzazione consentita attraverso sistemazioni a rittochino (entro certe condizioni)• > 10 lavorazione meccanizzata attraverso sistemazioni ciglionate (entro certe condizioni)
  • 55. GIS Come si gestiscono attributi RASTER• I modelli raster consentono forme molto sofisticate di analisi di sovrapposizione (overlay analysis) fondate sulla sovrapposizione e sulla interazione tra strati tematici diversi• Nel caso dei modelli raster l’overlay analysis è effettuata attraverso l’interazione dei valori contenuti nelle celle sovrapposte• Le procedure di calcolo, più o meno complesse, tra gli strati tematici sono definite Map Algebra
  • 56. GIS Es. Map Algebra• La assolazione è una parametro analitico che esprime (indipendentemente da condizioni meteorologiche reali) la quantità di irradiazione solare annua che interessa una porzione di suolo date le condizioni di giacitura• Il valore di assolazione (che si esprime in ore di sole normale per anno) è funzione di due variabili: • Esposizione • Pendenza Attraverso l’impostazione di operazioni di calcolo applicate alla sovrapposizione dei due temi è possibile derivare una griglia contenente i valori di assolazione
  • 57. GIS Attributi mod. vettorialeIn un modellovettoriale è, di norma,necessario utilizzaretabelle degliattributi distinte perclassi geometrichediverse (punti, linee,aree, …)
  • 58. GIS Map – GIS oriented• Cartografia map-oriented: ossia finalizzate alla produzione di mappe e quindi nessuna informazione NON spaziale ma solo di rappresentazione• Cartografia GIS-oriented, ossia finalizzata (i) alla produzione di mappe, (ii) alla gestione informativa e (iii) all’analisi spaziale
  • 59. GISAttributi mod. vettoriale
  • 60. GIS Gli Attributi mod. vettorialeAd ogni oggetto (feature rappresentato da punto, linea o poligono,pixel) corrisponde un solo record (o riga) della tabella di undatabaseOgni record è descritto attraverso valori attributo (numerici otestuali) organizzati in una serie di campi tabellari, pertanto adogni oggetto possono essere associati piu’ attributi (campi ocolonne) che lo descrivono
  • 61. GIS Gli attributi (tabelle)Una tabella è organizzata in righe e colonne:• Le righe (records) definiscono i singoli oggetti (feature)• Le colonne, o campi (fields), raccolgono informazioni sudeterminate proprietà degli oggettiN.b.: Ciascuna proprietà è descritta attraverso il valorecontenuto nel campo
  • 62. GIS Gli attributi (tabelle)In una tabella valgono sempre le seguentiregole:•Tutte le righe sono uniche – È bene avere un campo ID che identifica un solo oggetto univocamente (chiave primaria)•Tutti i valori in una colonna riguardano la stessa caratteristica• Ciascuna cella (intersezione di righe e colonne) contiene solo unvalore• La sequenza delle colonne non ha significato – è possibile cambiare l’ordine dei campi senza alterare il contenuto logico della tabella•La sequenza delle righe non ha significato – è possibile cambiare l’ordine dei records senza alterare il contenuto logico della tabella
  • 63. GIS Tipi di campi nella tabella• In una tabella di database ciascun campo (colonna) si caratterizza per il tipo di contenuto ammesso – Testo (text, character) – Numero intero (integer) – intero lungo o corto – Numero decimale (float o double) – Data (date) – …• In base al tipo di contenuto sono consentite diverse operazioni di elaborazione (manipolazione, classificazione, aggregazione) dei dati, p.e.
  • 64. GIS Query (interrogazione informazione)• In qualsiasi strumento software di gestione di database (DataBase Management System, DBMS), una delle principali operazioni di gestione delle informazioni riguarda la selezione di oggetti in base a proprietà (querying by attribute)• Attraverso un opportuno linguaggio di interrogazione (Structured Query Language, SQL) è possibile selezionare i records del database che corrispondono a qualche criterio determinato sulla base dei contenuti dei campi tabellari• Per selezionare, per esempio, il record corrispondente al comune di Empoli da un database dei comuni della Toscana, la domanda da porre sarà strutturata in questo modo SELECT * FROM comuni_toscana WHERE “NOME_COMUNE” = ‘empoli’• Si consideri tuttavia che uno strumento di gestione di un database geografico come un GIS consente di aggiungere a questa capacità la possibilità di selezionare records in funzione di criteri di relazione spaziale
  • 65. GIS QUERYPermette di selezionare nel database geografico uno o più oggettitramite la definizione, da parte dell’operatore, di una serie di condizionicui devono soddisfare gli oggetti da selezionare.Il sistema legge lacondizione richiesta, lavalida dal punto sintatticoe la esegue.Gli oggetti selezionatisono evidenziati e residisponibili per successiveelaborazioni. Le interrogazioni utilizzano gli operatori logici comuni (“OR”, “AND”, “>”, “<“, “=“, ecc….), ( [Nome] = "CAPANNOLI“or [Nome] = “BUTI ) [area]>= 20 ha
  • 66. GIS Relazioni fra tabelle• L’uso di un modello relazionale consente la possibilità di connettere alla tabella contenente l’informazione spaziale tabelle esterne contenenti informazione attributo• I record delle tabelle che si vuole mettere in relazione devono avere campi dello stesso tipo (numerico, testuale, ecc.) e contenenti valori comuni• Possono essere distinte quattro diverse forme di relazione a seconda delle possibili corrispondenze tra i record registrati nelle due tabelle: – relazioni uno-a-uno (1-1) – relazioni molti-a-uno (M - 1) – relazioni uno-a-molti (1 - M) – relazioni molti-a-molti (M - M)
  • 67. GIS Join e Relate (o link)• Nella terminologia dei software di gestione dei database geografici le operazioni possibili di associazione tra tabelle possono essere distinte in due tipi a seconda del tipo di relazione:• Join – relazioni uno-a-uno (1-1) – relazioni molti-a-uno (M-1)• Relate – relazioni uno-a-molti (1-M) – relazioni molti-a-molti (M-M)
  • 68. GIS Join 1-1• Nelle relazioni uno-a-uno ad un record della tabella contenente l’informazione geometrica corrisponde un solo record nella tabella esterna• p.e. associazione tra – tabella di poligoni che definiscono l’estensione di nazioni – tabella esterna che associa ad ogni nazione la quantità di popolazione
  • 69. GIS Join M-1• Nelle relazioni molti-a-uno a più di un recorddella tabella contenentel’informazione geometricacorrisponde un solorecord nella tabellaesterna•p.e. associazione tra – tabella di poligoni che definiscono estensioni di suolo caratterizzate da un medesimo uso – tabella esterna che associa ad ogni codice d’uso una sintetica descrizione
  • 70. GIS JOINServe per unire 2 tabelle attraverso un campo comune contenente lo stesso valore
  • 71. GIS Relate 1-M• Nelle relazioni uno-a-molti ad un record della tabella contenente l’informazione geometrica corrispondono più record nella tabella esterna• p.e. associazione tra – tabella di poligoni che definiscono edifici – tabella esterna che associa ad ogni residente il proprio indirizzo
  • 72. GIS Relate M-M• Nelle relazioni molti-a- molti a più di un record della tabella contenente l’informazione geometrica può corrispondere più di un record nella tabella esterna• Nelle relazioni molti-a- molti deve essere prevista una tabella di collegamento tra gli identificativi delle due tabelle da collegare• p.e. associazione tra – tabella di poligoni che definiscono edifici – tabella esterna che individua i proprietari degli edifici
  • 73. GISRelate (es. strade e num. Civici)
  • 74. GIS Come lavora un GISIl GIS memorizza le informazioni geografiche attraverso stratiseparati rappresentati sullo schermo geometricamente da puntilinee o aree. I vari strati possono rappresentare: •Strade •Costruzioni •Ferrovie •Fiumi e Laghi •Aree di uguale uso del suolo •Confini •Etc. •Ad ogni elemento geografico corrisponde un attributo o elemento descrittivo che indica cosa rappresenta lelemento spaziale, e la sua esatta posizione geografica espressa in coordinate.
  • 75. GIS I layers = strati informativiIn un GIS, le informazionigeoreferenziate sono, dinorma, registrate sotto laforma di strati tematicirelativi a gruppi omogeneidi entità geografiche o asingoli fenomenidistribuiti in modocontinuo sulla superficieterrestre
  • 76. GIS I layers = strati informativi• Nella maggior parte dei sistemi informativi geografici i dati sono organizzati in tematismi stratificati verticalmente (data layers o strati informativi) in cui la rispettiva collocazione geografica è il fondamentale criterio relazionale• Questo approccio consente di esaminare i dati per tematismi separati e di sovrapporli per verificare le interazioni fra di loro (overlay analysis)• questo approccio è comune a quasi tutti i software GIS commerciali, ma gli strati informativi (layers) sono diversamente definiti attraverso una grande varietà di termini: – Temi (themes) – Coperture (coverages) – Strati (layers) – Livelli (levels) – Oggetti (objects) – Classi di elementi (feature classes)
  • 77. GIS Layers Topografici• La cartografia digitale dispone i segni topografici su strati diversi• Ciascun segno topografico è associato a un layer in modo da poter essere identificato o visualizzato più velocemente in funzione della classe topografica di appartenenza• Si consideri che la CTR toscana 1:10000 è organizzata in 10 livelli, ulteriormente ripartiti in sottolivelli, per un totale di 174 layers
  • 78. GISCTR Regione Toscana
  • 79. GISCTR Regione Toscana CTR – REGIONE TOSCANA Comunicazioni 101 STRADA ASFALTATA 102 STRADA NON ASFALTATA/CAMPESTRE 103 MULATTIERA/SENTIERO…. Idrografia 301 CORSO DACQUA RAPPRESENTABILE/FIUME/CANALE 302 CORSO DACQUA NON RAPPRESENTABILE 303 SCOLINA/CANALETTA IRRIGUA 304 COSTA LAGO/ISOLA LACUSTRE/ISOLA FLUVIALE …. Toponomastica 1001 CENTRO ISTAT O ASSIMILABILE 1002 NUCLEO ISTAT O ASSIMILABILE 1003 CASE SPARSE ISTAT O ASSIMILABILI …..
  • 80. GIS Layers Tematici• In un Sistema Informativo Territoriale (SIT), di norma, l’archivio informativo è organizzato in strati• L’articolazione degli strati fa riferimento alla classe tematica di appartenenza degli oggetti e dei fenomeni rappresentati• L’interazione fra gli strati, gestita attraverso tecniche GIS, produce informazione originale relativa alle relazioni tra i diversi tematismi
  • 81. GIS492000049000004880000486000048400004820000 DTM48000004780000476000047400004720000 Stazioni4700000 560000 580000 600000 620000 640000 660000 680000 700000 720000 740000 760000 Confini
  • 82. GISDistribuzione 3D di Confini, Stazioni e Quote
  • 83. GISPrincipali Operazioni GIS (mod. Vettoriale)BUFFERCLIPDISSOLVEMERGESELEZIONE GEOGRAFICAOVERLAY TOPOLOGICO (UNIONE, INTERSEZIONE, IDENTITA’)JOIN SPAZIALESUMMARIZE
  • 84. GIS BUFFER o Aree di Rispettoper operazione di BUFFER si intende la creazione di un’area chesi estende all’intorno di una primitiva geometrica (linea, punto epoligono) in modo tale che tutti i punti ricadenti nell’area siano aduna distanza minore di un certo valore prefissato.Il valore delle distanza è un parametro dell’operazione e puòessere funzione di uno degli attributi dell’oggetto descritti dallaprimitiva Linee Punti Poligoni
  • 85. GIS CLIPServe per tagliare una parte di un dato geografico utilizzandone unaltro.Ad esempio tutti i boschi che ricadono in un determinato comune.N.B. il tema che si utilizza per il taglio deve essere POLIGONALE
  • 86. GIS DISSOLVEServe per eliminare i limiti o i nodi fra poligoni o linee adiacentiaventi lo stesso valore per un determinato attributo.
  • 87. GIS MERGEServe per creare un nuovo ed unico dato geografico a partireda 2 o più dati geografici della stessa tipologia (poligono, lineao punto).
  • 88. GIS SELEZIONE GEOGRAFICAServe per selezionare oggetti di un tema utilizzando oggetti di unaltro tema.ES. selezionare tutte le strade che attraversano il comune diPomarance
  • 89. GIS OVERLAY TOPOLOGICO Un Overlay Topologico unisce i dati provenienti dastrati tematici differenti creando un nuovo strato tematicocon nuovi elementi e attributi combinati. A ID Geo-cod 1 all 2 argI lati di ogni nuovo A 2 3 3 rocc 4 sedpoligono sono le 1 4 Bintersezioni tra i B ID Slopelati dei poligoni 1 2 5 1 10originari giacenti sui 4 3 2 20diversi layer. 3 30 4 45 C 5 5 2 3 4 9 11 C 1 5 7 12 id Id-A Id-BGeo-cod slope 6 8 10 1 1 1 all 10 2 2 arg 10 1 arg 3 2 2 20 4 3 rocc 20 2 all 5 1 2 20 6 1 4 all 45 7 4 sed 20 2 sed 8 4 4 45 9 3 5 rocc 5 10 1 3 all 30 11 4 5 sed 5 12 4 3 sed 30
  • 90. GISOVERLAY TOPOLOGICOLe funzioni di overlay sono state le prime adessere implementate e rimangono ancora oggile funzioni di base in questi sistemi.Concettualmente si tratta di funzionalitàmolto semplici ma solamente una strutturadei dati completamente topologica permettedi realizzarle in modo efficace. Infatti ilrisultato della sovrapposizione di diversilivelli informativi non deve essere solamentevisuale, cioè si possono vedere gli elementisovrapposti ma devono soprattutto essere alivello degli attributi, che devono essereriportati da un livello informativo allaltro.
  • 91. GIS Tipi di Overlay TopologicoPUNTI & POLIGONI Il risulatato è PUNTUALE: i punti ricevono gli attributi dei poligoni entro cui sono compresi(ES. gli edifici di un dato comune prendono gli attributi relativi a quel comune)LINEE & POLIGONI Il risulatato è LINEARE: il risultato è un nuovo set di archi contenenti gli attributi degli archi originari e dei poligoni cui sono stati sovrapposti. Vengono create nuove intersezioni con creazione di nuovi nodi e aggiornamento della topologia (ES. le strade di un dato comune prendono gli attributi relativi a quel comune)POLIGONI & POLIGONI Il risultato è POLIGONALE: la sovrapposizione può consistere in un’unione, un’intersezione o un’identità (ES. i poligoni della vegetazione prendono gli attributi relativi a quel comune)
  • 92. GIS UNIONE (Union)Esegue una operazione di overlay topologico combinando tutti glielementi di entrambi gli strati poligonali. Il risultato è l’unione esattadei 2 strati poligonali 1 2 2 3 6 4 5 2 3 3 2 17 7 8 16 Parte Grafica 9 10 4 5 12 13 11 14 15 Parte POLIGONO UNIONE POLIGONO 1 POLIGONO 2 POLIGONO 1 POLIGONO 2 # # Attribute # Attribute Tabellare # Attribute # Attribute 2 1 2 102 2 A 2 102 3 2 A 1 3 B 3 103 4 2 A 2 102 5 3 B 2 102 4 C 6 3 B 1 5 D 7 2 A 3 103 8 3 B 3 103 9 4 C 3 103 10 5 D 3 103 11 4 C 1 12 4 C 2 102 13 5 D 2 102 14 5 D 1 15 1 2 102 16 1 2 102 17 1 2 102
  • 93. GIS INTERSEZIONE (intersect)Esegue una operazione di overlay topologico combinando gli elementi dientrambi i temi poligonali presenti nell’area comune o di sovrapposizione.Ogni dato che risiede fuori dall’area comune viene cancellato dallo statoinformativo di output 1 1 2 2 4 5 3 3 2 7 8 Parte Grafica 9 6 4 5 3 2 POLIGONO INTERSECT POLIGONO 1 POLIGONO 2 Parte Tabellare # # Attribute # Attribute POLIGONO 1 POLIGONO 2 2 5 D 2 102 # Attribute # Attribute 3 4 C 2 102 2 A 2 102 4 2 A 2 102 3 B 3 103 5 3 B 2 102 6 5 D 3 103 4 C 7 2 A 3 103 5 D 8 3 B 3 103 9 4 C 3 103
  • 94. GIS IDENTITA’ (Identity)Esegue una operazione di overlay topologico combinando quegli elementi dientrambi i temi presenti all’interno dell’estensione geografica del tema diinput.Ogni dato che risiede all’esterno dell’estensione del tema di input vienecancellato dallo stato informativo di output.Identity è l’unica operazione nella quale l’ordine delle coperture risultadiscriminante nell’output. 1 2 1 3 6 2 4 5 3 3 2 7 8 Parte Grafica 9 10 4 5 12 13 11 2 POLIGONO POLIGONO 1 POLIGONO 2 Parte Tabellare IDENTITA’ POLIGONO 1 POLIGONO 2 # # Attribute # Attribute # Attribute # Attribute 2 5 D 1 A 2 102 3 2 A 1 2 103 4 2 A 2 102 3 B 3 5 3 B 2 102 4 C 6 3 B 1 5 D 7 2 A 3 103 8 3 B 3 103 9 4 C 3 103 10 5 D 3 103 11 4 C 1 13 5 D 2 102 12 4 C 2 102
  • 95. GIS JOIN SPAZIALEServe per assegnare a un tema valori di un altro tema in base a unarelazione di tipo geografico.
  • 96. GIS SummarizeOperazione che permette di aggregare per determinati valori di un campo
  • 97. GIS SEGMENTAZIONE DINAMICAE’ un modello dati che permette di assegnare attributi a qualsiasi porzionedi un dato lineare indipendentemente dalla sua struttura topologica.E’ la capacità di associare diversi insiemi di attributi a qualsiasi segmentodi un elemento geografico senza doverne cambiare la struttura fisica:posso quindi attribuire informazioni diverse a porzioni diverse di un arcosenza dover spezzare fisicamente l’arco.Permette quindi di rappresentare e gestire in maniera efficace delleinformazioni associabili ad elementi geografici lineari. Ad esempio i dati relativi Asfaltat ad un reticolo stradale (pavimentazione, Asfaltat o o frequenza di incidenti, Pavimentat o limiti di velocità) possono essere associati allo stesso grafo che rappresenta le strade.
  • 98. GIS La GeoreferenziazioneE’ un’operazione che consente di attribuire le corrette coordinate ad uninsieme di dati grafici.Un dato spaziale georeferenziato è un dato che è riferito ad unacollocazione fisica sulla superficie terrestre attraverso delle coordinaterelative a un sistema di riferimento geografico # # # #
  • 99. GISI DATI • Topologia (relazione fra i dati spaziali)• Database •Attributi • Localizzazione (coordinate geografiche)- FASI DI TRATTAZIONE DEI DATI – Immissione – Immagazzinamento e selezione – Manipolazione e analisi – Visualizzazione e uscita
  • 100. GIS I MetadatiDati sui Dati - sono un insiemestrutturato di informazionidescrittive di un datasetpreparato da chi ha creato ildataset stessoSono creati per:• consentire agli utilizzatori del dataset di valutare l’utilità dell’informazione a disposizione per l’applicazione di loro interesse• fornire documentazione utile al trasferimento di dati• servire come documentazione interna per registrare la provenienza e le elaborazione applicate ai dati
  • 101. GIS I Metadati contengono:• Identificazione dei dati (oggetto e scopo del dataset)• Aggiornamento dei dati (data di origine)• Responsabile dei dati (“contatto”)• Condizioni di trasferimento dei dati (diritti, costi,)• Stato dei dati (grado di completezza)• Provenienza dei dati• Rappresentazione cartografica usata (sistemi coordinate riferimento)• Processamento dei dati• Validazione e collaudo dei dati• Lista di elementi e attributi ( descrizione esplicita dell’informazione contenuta nei dati)• Riferimento dei metadati (standard)
  • 102. GIS Formati Dati Geografici• L’informazione geografica digitale può essere archiviata secondo diversi formati di codifica digitale• La natura tecnica dei diversi formati dipende: – Dal tipo di modello spaziale attraverso il quale l’informazione è strutturata (raster vs vettoriale) – Dalle scelte operate dalle società produttrici di software (soprattutto nel caso di formati “proprietari”)
  • 103. GIS Principali Formati Vettoriale Raster•ESRI coverage ESRI GRID•ESRI shapefile ASCII (grid)•ESRI personal geodatabase Tiff JpgMapInfo Tab ECWASCII (formato RT) IMGCAD (Autodesk dwg,Autodesk dxf) Geodatabase
  • 104. GIS Shapefile (ESRI)• Formato di archiviazione di dati vettoriali capace di registrare localizzazione, forma e attributi di entità spaziali• Uno shapefile è composto da un set di files relazionati e contiene una sola classe di oggetti (punti, linee o poligoni)• formato creato con la prima versione di ESRI ArcView è diventato uno standard di formato geografico vettoriale• non usa una struttura arco-nodo per registrare informazione topologica, dunque – è generalmente visualizzato velocemente in tutti i sw GIS – linee “connesse” non devono condividere necessariamente un nodo comune – poligoni adiacenti non devono condividere necessariamente uno (o più) archi comuni
  • 105. GIS Shapefile (ESRI)Un dato geografico vettoriale di tipo shape file è formato daun insieme di file:Regione_toscana.shp ->parte geograficaRegione_toscana.dbf -> attributi alfanumericiRegione_toscana.prj -> proiezioneRegione_toscana.shp.xml -> metadatiRegione_toscana.shx ->indici spazialiRegione_toscana.aih -> indici spaziali Indice campiRegione_toscana.ain -> indici spaziali alfanunmerici
  • 106. GIS Shapefile (ESRI)• In Windows Explorer appare tutto il set di file che compongono il formato shapefile• Tutti i file devono avere lo stesso nome (salvo, ovviamente, l’estensione)• Un set di file deve comprendere almeno tre file – nomefile .shp : è il file che contiene le informazioni geometriche (database di coordinate) – nomefile .dbf : è il file che contiene l’informazione tabellare (dati attributo) – nomefile .shx : è il file indice che permette di ricostruire il raccordo tra geometria e informazione tabellare• Il dataset può inoltre contenere file accessori, destinati a registrare – indici spaziali (.sbn, .shx, .fbn, fbx ) – indici di attributo (.ain, .aih) – sistemi di riferimento (.prj) – metadati (.xml)
  • 107. GIS Coverage (ESRI)• formato di archiviazione di dati vettoriali capace di registrare localizzazione, forma, relazioni topologiche e attributi di entità spaziali• Una coverage è composta da un set di files relazionati e contiene una o più classi di oggetti (il formato coverage è un formato polimorfico: nella stessa coverage possono convivere punti, linee, poligoni, annotazioni … )• Si tratta di un formato legato alla diffusione di ESRI ArcInfo• Usa una articolazione complessa basata sulla struttura arco-nodo – supporta l’informazione topologica – la visualizzazione in ArcGis è più lenta• I dati geometrici non sono modificabili in ArcGis/ArcView
  • 108. GIS Coverage (ESRI)• in Windows Explorer la struttura del set di file è molto complessa e prevede una articolazione in cartelle• quando si lavora con formati coverage è opportuno archiviare i files in uno spazio di lavoro dedicato (workspace)• ciascuna workspacecontiene unasubdirectory INFO chearchivia i dati attributoper tutte le coveragecontenute
  • 109. GIS Coverage (ESRI)• Una ESRI coverage è un dataset di file organizzati in due directory• Una directory con lo stesso nome della coverage contenente un numero variabile di file con diverse estensioni – arc.adf: contiene la definizione degli archi e dei loro vertici (ha un indice nominato arx.adf) – pal.adf: contiene la definizione dei poligoni (ha un indice nominato pax.adf) – lab.adf: contiene informazione sulle etichette dei record di punti – cnt.adf: contiene informazione sui centroidi (ha un indice nominato cnx.adf) – prj.adf: contiene informazione sul sistema di coordinate in uso nella copertura• …• La directory INFO, che è condivisa con le altre GRID e coverage che sono collocate allo stesso livello nella struttura delle directory, e che contiene ugualmente diversi file – arc.dir: contiene l’elenco dei record – arc.dat: contiene i dati tabulari – arc.nit: contiene le definizioni dei campi
  • 110. GIS Geodatabase• database relazionale “object-oriented” che fornisce servizi di gestione di dati geografici• Questi servizi includono regole di validazione, relazioni e associazioni topologiche• Un geodatabase contiene un dataset polimorfico di entità ed è ospitato in un sistema di gestione di database relazionali• è un formato molto efficiente e si sta imponendo come formato preferenziale di registrazione di informazione GIS• viene visualizzato molto velocemente
  • 111. GIS MapInfo TAB• formato proprietario MapInfo utilizzato per la codifica di informazione spaziale vettoriale e di informazione attributo associata• È un formato polimorfico e consente a punti, linee e poligoni di convivere in una stessa copertura• In Windows Explorer appare tutto il set di file che compongono il formato TAB – nomefile.tab : è il file che descrive la struttura della tabella – nomefile.map : è il file che contiene l’informazione spaziale – nomefile.dat : è il file che contiene l’informazione attributo – nomefile.id : è il file indice che permette l’associazione tra informazione spaziale e informazione non spaziale• Tutti i file devono avere lo stesso nome (salvo, ovviamente, l’estensione)• Un dataset TAB può inoltre contenere file ausiliari – .ind : registra indici di attributo e velocizza le operazioni di ricerca – .tab.metadata.xml : registra metadati
  • 112. GIS Formato RT• Il formato RT è un formato ASCII definito dalla Regione Toscana per una prima codifica della Cartografia Tecnica Regionale numerica• Per ciascun foglio di CTR vengono definiti tre file: – File delle informazioni ( .RTI ) • Descrive le informazioni generali relative al foglio: metadati e coordinate geometriche dei limiti dell’area cartografata – File delle entità ( .RTE ) • Descrive la geometria delle entità lineari e areali associandole a un codice descrittivo – File della toponomastica e simboli ( .RTT ) • Descrive la geometria delle entità puntuali, la toponomastica e i punti di applicazione delle stringhe di testo
  • 113. GIS Formato CAD• Formato di archiviazione di dati vettoriali capace di registrare localizzazione e forma degli oggetti rappresentati; l’informazione geometrica può essere organizzata in strati distinti (layers)• Per essere utilizzato utilmente in un sistema GIS, il tematismo CAD deve contenere informazione di localizzazione georeferenziata rispetto a un sistema di riferimento• Un tematismo CAD è costituito da un solo file, che all’interno del software GIS può essere decostruito separando l’informazione relativa alle geometrie puntuali, alle geometrie lineari, alle geometrie poligonali, alle annotazioni testuali• Formati CAD più diffusi – *.dwg, formato Autodesk – *.dxf, formato Autodesk di interscambio – *.dgn, formato Bentley/Integraph
  • 114. GIS GRID (ESRI)Un GRID è un dataset di file organizzati in due directory1. Una directory con lo stesso nome della GRID contenente un numero variabile di file con estensione *.adf (Arc Data File) – dblbnd.adf: registra il confine rettangolare (l’estensione spaziale) della GRID – hdr.adf: registra il tipo di griglia (integer or floating point), così come il passo spaziale della griglia – prj.adf: registra le informazioni relative al sistema di coordinate in uso – sta.adf: registra informazioni statistiche sulla griglia (valori minimi e massimi, valori medi, deviazione standard) – vat.adf: registra I valori delle celle di una integer grid e il conteggio (count) del numero di celle contenente ogni singolo valore – w001001.adf: registra I valori delle celle di una floating point grid – w001001x.adf: è un indice dei valori contenuti w001001.adf – log: il file log archivia la sequenza dei comandi di elaborazione applicati alla griglia• La directory INFO, che è condivisa con le altre GRID e coverage che sono collocate allo stesso livello nella struttura delle directory
  • 115. GIS I Piramidali• Pyramids - La risoluzione di una griglia raster tipicamente è superiore alla risoluzione del monitor in uso: ogni pixel del monitor contiene più di una cella della griglia• Per velocizzare la visualizzazione della griglia raster può essere conveniente creare delle copie a bassa risoluzione della griglia chiamate pyramids• I file che costituiscono le pyramids hanno lo stesso nome della griglia ed estensione .rrd (reduced resolution dataset)• I file pyramids sono in genere associati a file con estensione .aux (auxiliary file) in cui sono contenute anche informazioni statistiche relative al dataset raster
  • 116. GIS
  • 117. GIS ASCII GRID• Il formato ASCII grid codifica un modello spaziale raster in un unico file che descrive l’estensione della griglia, i parametri di georeferenziazione in un sistema di riferimento e i valori di ogni singola cella• In windows Explorer appare come un singolo file
  • 118. GIS Immagini• Il file di georeferenziazione deve avere lo stesso nome del file immagine, e una estensione corrispondente al formato del file immagine: – .tfw (per immagine.tif) – .jpgw (per immegine.jpg) – .sdw (per immagine.sid)• Il dataset può inoltre contenere files accessori, destinati a registrare informazioni che velocizzano la visualizzazione (pyramids: .aux, .rrd)• metadati ( .xml)
  • 119. GIS Immagini• una immagine è una rappresentazione della superficie della Terra, tipicamente prodotta da una apparecchiatura ottica o elettronica, e organizzata attraverso una griglia raster georeferenziata, ossia di cui è registrata la posizione di ogni pixel rispetto a un sistema di riferimento• Il dataset di una immagine georeferenziata contiene sempre almeno il file immagine potenzialmente registrato in formati diversi• Alcuni formati (ECW, Geotiff, … ) incorporano nella intestazione le informazioni necessarie per la georeferenziazione, altri formati (Tiff, Jpeg, MRsid, … ) hanno bisogno di essere associati a un file testuale che riporta le informazioni essenziali per la georeferenziazione della griglia raster (di norma: coordinate del primo pixel in alto a sinistra, rotazione della griglia, passo dimensionale della griglia)
  • 120. GIS Tecnologia SW GIS• Le piattaforme GIS commerciali attuali nascono negli seconda metà degli anni ’80 dall’integrazione di diversi sistemi informatici: – Sistemi di gestione di banche dati alfanumeriche (DBMS: Database Management Systems) – Sistemi di trattamento di informazioni grafiche (CAD: Computer Aided Design) – Sistemi di elaborazione di mappe raster (image processing) – Sistemi di analisi statistica di banche dati alfanumeriche (statistical software)
  • 121. GISTECNICHE DI OVERLAY TOPOLOGICO Nei sistemi vettoriali l’overlay topologico comporta la ricostruzione delle tabelle topologiche che può richiedere molto tempo. Il risultato di un overlay topologico è costituito da una tabella contenente tutti gli attributi dei piani di input. In questo modo, è possibile eseguire interrogazioni selettive sui piani originali
  • 122. GIS Software DBMS (DataBase Management Systems)• Si tratta di applicativi usati per creare, archiviare, organizzare ed analizzare dati alfanumerici• Tipicamente un database può eventualmente contenere informazione spaziale (p.e. un indirizzo), ma non in forma esplicita (informazione di localizzazione in coordinate geografiche, informazioni sulla forma degli oggetti descritti, ecc.)• Esempi: MS Access, Oracle, MySQL, …
  • 123. GIS Software CAD (Computer Aided Design)• Si tratta di applicativi usati per creare e gestire informazione di tipo vettoriale• Hanno limitatissime capacità di gestione di database• Di norma, i software CAD non riferiscono la localizzazione degli oggetti che descrivono a un sistema di riferimento geografico, ma a un sistema di riferimento locale• Esempi: Autodesk Autocad, Bentley Microstation …
  • 124. GIS Sw Image processing• Si tratta di applicativi usati per creare e gestire informazione di tipo raster• Possono essere distinti• Gli strumenti che manipolano mappe raster riferendole a un sistema di riferimento locale (strumenti di manipolazione di immagini) – Esempi: Adobe Photoshop, Corel Photopaint …
  • 125. GIS Software di analisi statistica• Si tratta di applicativi concepiti per il trattamento statistico di basi di dati, finalizzato alla evidenziazione di analisi di tendenza nella distribuzione dei dati• Delle relazioni di influenza tra variabili• Delle simulazioni di scenario (WhatIf? Cosa accade se …?)• …• Come i DBMS, possono contenere informazione spaziale, ma di norma non in forma esplicita (coordinate di localizzazione riferite geograficamente, forma degli oggetti rappresentati, ecc.)• Esempi: SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) , StatSoft Statistica, MathWorks MATLAB, R (open source)
  • 126. GIS Sw GIS• Il mercato mette a disposizione dell’utente diverse piattaforme software finalizzate alle applicazioni GIS, variamente specializzate in funzione di diversi ambiti di applicazione• La specificità e l’efficacia delle diverse piattaforme possono essere valutate sulla base di alcuni parametri – Tipologia dei dati trattati (vettoriale, raster, ecc.) – Standard adottati per l’organizzazione dei dati (topologica, non-topologica, ecc.) – Tipo e numero di funzioni di analisi spaziale – Standard di importazione e esportazione di archivi di dati – …
  • 127. GISSw GIS cosa fannoTutti i pacchetti GIS generalmente permettono almeno 5 principali gruppi di operazioni: INPUT Georeferenziazione EDITING GESTIONE INTERROGAZIONE ED ANALISI VISUALIZZAZIONE
  • 128. GISINPUT Cartografia disegnata Foto aerea Immagine da scanner Altri processi (tabelle, GPS,…)
  • 129. GIS EDITINGVariazioni di scala,Correzione geometrica,Proiezione,Rototraslazione,Map dissolve,Map join,etc.
  • 130. GISINTERROGAZIONE E ANALISI
  • 131. GIS Sw GIS più diffusi (vettoriali)• ESRI, Inc. (Redlands, CA) – Società leader: detiene circa un terzo del mercato internazionale con l’attuale offerta dell’ambiente multifunzionale ArcGIS – La prima società a commercializzare un software GIS (ArcInfo, 1981) – Molto attiva nelle attività di supporto alla commercializzazione del software: formazione, assistenza, contatto con strutture di ricerca• MapInfo (Troy, N.Y.) – Entra nel mercato nei primi anni ’90 – Conquista un ruolo rilevante nelle attività legate al geomarketing e ai servizi di telecomunicazione – L’offerta attuale (MapInfo) è essenzialmente orientata al GIS vettoriale, ma esiste un modulo aggiuntivo per l’analisi raster (Vertical Mapper)• Intergraph (Huntsville, AL) – Ha origine in attività di produzione di sistemi hardware/software CAD – Sviluppa un interesse in applicazioni GIS con MGE (Modular Gis Environment) basato su UNIX – Sviluppa successivamente un prodotto basato su Windows NT: Geomedia, essenzialmente orientato al GIS vettoriale – Ha una posizione rilevante nel campo della progettazione
  • 132. GIS Sw GIS più diffusi (raster)• ERDAS/Imagine Leader del settore, acquisita da Leica Geosystems nel 2001• ER MAPPER Società emergente di recente fondazione, di origine australiana• Envi Società relativamente recente, acquisita da Kodak nel 2000• IDRISI (Clarks University) Società pioniera che produce un software sviluppato in ambiente universitario• GRASS Prodotto originariamente sviluppato dal US Army Construction Engineering Research (Champaign, IL) Dal 1996 sviluppata dalla Baylor University come prodotto open source È un software oggi costantemente sviluppato da una comunità di ricercatori distribuiti in tutto il mondo
  • 133. GISLa struttura di ARCGIS
  • 134. GIS NOTIZIE GENERALI•ArcMAP PRODOTTI DESKTOP - Moduli•ArcCatalog•ArcToolBoxPRODOTTI DESKTOP - Licenze•ArcReader: Visualizzazione dati (gratuito)•ArcView: Visualizzazione, analisi, stampa e editing di base•ArcEditor: Visualizzazione, anlisi,stampa e editing avanzato(anche su geodatabase)•ArcInfo: - ArcInfo deskstop: strumento completo - ArcInfo workstation: vecchie interfacce (arc, arc edit…a linea di comando)
  • 135. GIS Formato dei dati GestitiVETTORIALI•Coverage•Shape file•CAD: dwg, dxf in sola visualizzazione RASTER•Grid•Immagini (TIF, ecw, png, ..) Geodatabase (insieme di dati geografici e relazioni) Personal Geodatabase (o File Geodatabase) Enterprise Geodatabase:accesso letturascrittura multiutente (con ArcSde) formato: Oracle, Sql server
  • 136. GIS Estensioni ARCGIS• ArcGis può essere implementato attraverso moduli aggiuntivi – Spatial Analyst, per la gestione e l’analisi di coperture raster – 3DAnalyst, per la visualizzazione e l’analisi tridimensionale – Network Analyst per l’analisi di rete – Geostatistics per l’analisi raster avanzata – Data Interoperability per operazioni avanzate di conversione di formati – …• L’offerta ESRI si completa con applicazioni utilizzate per la gestione dei dati in organizzazioni complesse – ArcIMS, per la pubblicazione di mappe dinamiche, la distribuzione e l’acquisizione di dati via Web e reti Intranet – ArcGis Server, per la condivisione dei dati in gruppi di lavoro – ArcSDE, per interagire con software RDBMS (IBMs DB2 Universal Database, Informix Dynamic Server, Oracle, Microsoft SQL Server) capaci di gestire enormi quantità di dati
  • 137. GIS ARC CATALOG•Creazione e gestione dati geografici;•Anteprima di dati geografici e tabellari;•Ricercare dati;•Conversione formato dei dati;