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  • 1. Brevi appunti sui Sistemi di georeferenziazione per la gestione sul territorio dei dati e delle informazioni Mario Antonaci – Annoluce ICT
  • 2. L’obiettivo dell’incontro Lunità di tutte le scienze si trova nella geografia. Il significato della geografia è che essa presenta la terra come la sede duratura delle occupazioni delluomo. (John Dewey)
  • 3. Le Domande Le domande che ci porremo – Cosa è una mappa? – Come può aiutarci nel nostro lavoro? – Come rappresentare degli oggetti in una mappa? – Come può aiutarci la tecnologia di rappresentazione geografica nel nostro lavoro? – Chi utilizza con successo nel suo lavoro una mappa? IPOTESI: Il Sistema Informativo Territoriale può rappresentare innanzitutto per i Gestori l’occasione per integrare i flussi informativi, creare un Database di informazioni e modificare l’approccio alla rete stradale trasformando una visione amministrativa e gestionale in un NUOVO APPROCCIO GEOGRAFICO
  • 4. Agenda dell’Incontro Gli Argomenti – Inquadramento Storico – Cenni di Cartografia – Il SIT – Le applicazioni geografiche territoriali – I Sistemi di Navigazione satellitare – Immagini dal futuro
  • 5. Coffee break? No, ancora un attimo...
  • 6. Inquadramento Storico: Le prime mappe umaneNel 1963 durante scavi presso la localitàdi Catal Hyuk, nellAnatolia centrale,venne alla luce una rappresentazionemurale di circa tre metri di lunghezza, lacui datazione al radiocarbonio vennedeterminata al 6200 a.C. circa. Secondolinterpretazione degli studiosi la mappamostrerebbe in primo piano un insiemedi abitazioni (circa 80) e sullo sfondo unvulcano a doppio cono con i fianchiricoperti di massi in eruzione. Non vi possono essere dubbi che gli Egizi possedevano un archivio catastale. I rilievi topografici devono essere stati molto sviluppati perché le inondazioni annuali del Nilo portavano via le pietre miliari di confine, e ogni volta i nuovi confini dovevano essere ritracciati (il ritracciamento era unoperazione molto importante che aveva evidentemente attinenza con il fisco).
  • 7. Inquadramento Storico: Eratostene e la misura della Terra– Nel III secolo a.C. Eratostene vive e lavora ad Alessandria d’Egitto, come direttore della celebre biblioteca fondata dal re Tolomeo I. Fra le varie discipline a cui si dedica c’è anche la cartografia, in cui si cimenta con l’ambizioso progetto di realizzare una carta geografica di tutto il mondo allora conosciuto, basandosi su alcune misurazioni di base.– L’esperimento, descritto nel suo trattato “Sulla misurazione della Terra”, è rimasto famoso perché, partendo da alcune semplici ipotesi e utilizzando strumenti molto elementari, permise di ottenere una lunghezza della circonferenza terrestre molto vicina al valore reale Dati: – Distanza Alessandria - Siene (5000 stadi ~ 787,5 Km) – Differenza di altezza del sole nelle due città (7° 12’) – Ipotesi di città posizionate sullo stesso Meridiano 7° 12’ : 360° = 5.000 stadi : x Risultato: Circonferenza terrestre pari a 275.142 stadi (40.500 Km circa), valore vicinissimo al valore reale (40.009 Km).
  • 8. Inquadramento Storico: La cartografia tematica– Agli inizi del 1900 si iniziano a diffondere le prime cartografie tematiche, basate su controlucidi realizzati manualmente.– Nel 1912 Manning utilizza la tecnica dei controlucidi per l’interpretazione di dati relativi all’uso del suolo.– Nel 1950 Jaqueline Tyrwhitt, una urbanista, pubblica all’interno di un trattato, una formalizzazione della tecnica del controlucido, con un’analisi simultanea di quattro carte tematiche– Nel 1969 Ian McHarg pubblica “Design with Nature”. Il McHargs Method" descrive come, attraverso unanalisi multidisciplinare di una regione, diverse informazioni possono essere stratificate e combinate per identificare geograficamente idoneità per i diversi tipi di sviluppo e di utilizzo.
  • 9. Cenni di Cartografia: il paradosso delle coordinateI valori seguenti di coordinate si riferiscono allo stesso punto. Perché questa differenza? – 37° 53.423’ N, 126° 43.990’ E, h = 23 m – 37° 53.423’ N, 126° 43.990’ E, H = 0 m – 37° 53’ 25.4” N, 126° 43’ 59.4” E, h = 23 m – 37° 53’ 25.4” N, 126° 43’ 59.4” E, H = 0 m – 37.89038° N, 126.73316° E, h = 23 m – 37.89038° N, 126.73316° E, H = 0 m – Zone 52, 300669 m E, 4196075 m N, h = 23 m – Zone 52, 300669 m E, 4196075 m N, H = 0 m – 52S CG 00668 96075, h = 23 m – 52S CG 00668 96075, H = 0 m – -3014326.6 m, 4039148.7 m, 3895863.0 m – 37° 53.260’ N, 126° 44.116’ E, h H = 0 m – 37° 53’ 15.6” N, 126° 44’ 6.9” E, h H = 0 m – 37.88767° N, 126.73526° E, h H = 0 m – Zone 52, 300872 m E, 4195348 m N, h H = 0 m – 52S CS 00870 95350, h H = 0 m – -3014213.2 m, 4038687.9 m, 3895223.3 m
  • 10. Cenni di Cartografia: la rappresentazione bidimensionaleAssunzioni– La Terra non è sferica– La necessità di modellare la terra ci conduce a creare, definire e usare dei sistemi di riferimento– La necessità di passare da un modello 3d ad uno bidimensionale ci porta a creare, definire ed usare sistemi di proiezione cartografica– La necessità di definire la posizione orizzontale e l’altezza di un punto ci porta ad usare i sistemi di coordinate
  • 11. Cenni di Cartografia: la forma della Terra (1)La forma terra può essere approssimata a:– Sfera (prima approssimazione)– Ellissoide E’ un oggetto matematicamente definito che approssima la superficie e la forma della terra (utilizzato per il funzionamento dei sistemi di navigazione). Ne esistono differenti versioni.– Geoide “coinciderebbe con la superficie dei mari opportunamente prolungata sotto le terre emerse, qualora l’acqua dei mari avesse la stessa temperatura, la stessa densità e non esistessero le perturbazioni dovute alle correnti, ai venti ed alle maree
  • 12. Cenni di Cartografia: la forma della Terra (2)– Definizione di DATUM: Il Datum è un insieme di parametri (ellissoide, punto di origine dell’ellissoide) che definiscono un sistema di coordinate ed una serie di punti di controllo le cui relazioni geometriche sono note attraverso misure dirette o per via analitica. Un datum è quindi definito da un ellissoide che approssima la forma della terra e dalla posizione relativa dello stesso rispetto al centro della Terra. Datum differenti danno differenti coordinate per lo stesso punto (ecco risolto l’enigma precedente).– Negli ultimi anni, con l’avvento di sistemi di navigazione a larga diffusione vi è stata la necessità di avere a disposizione un unico datum mondiale con origine al centro della terra (WGS 84). La distanza dei punti tra geoide ed ellissoide varia con la posizione Ellissoide con posizionamento al centro della terra WGS84 Ellissoide con posizionamento locali ED50, Monte Mario
  • 13. Cenni di Cartografia: Rappresentazione delle coordinateTornando all’enigma di poco fa, nell’immagine sottostante è possibile verificare la differenza di posizionamento su una mappa utilizzando differenti DATUM.
  • 14. Cenni di Cartografia: I possibili erroriLebanon 1983: Marine recon troops triangulated an enemy position using 1:50,000 topo maps on ED-50. Coordinates sent to Battleship New Jersey, which used WGS-72. 16” shells nearly killed friendly troops.Gulf War 1991: Eleven different datums used. U.S. Army helicopters not able to use WGS-84; had to use an Australian Datum or NAD-27, instead.Fort Irwin: mismatch between target coordinate datum and hard-wired Multiple Launch Rocket System (MLRS) datum caused consistent 700-foot misses. Defense Mapping School instructor resolves problem over phone.Lake Towada: In a Combined and Joint Exercise, SEAL team dropped off by SH-60F helicopters at Lake Towada Training Area in Japan. Three days later, helicopter returns for pick-up. SEAL’s relay location via map-derived MGRS coordinates. Helicopter computer indicates location out of range. SEAL’s had to send up smoke. Inconsistent MGRS’s were used resulting in a 1000 km discrepancy. Le coordinate di un punto possono essere calcolate utilizzando la stessa proiezione (es. Trasversa Mercatore) ma con ellissoidi orientati su punti differenti. E’ il caso del sistema UTM (datum Ed50) e il sistema Gauss Boaga (datum Roma 1940)
  • 15. Cenni di Cartografia: I differenti Sistemi di CoordinateNella rappresentazione cartografica:– Il sistema latitudine/longitudine è poco pratico per piccole distanze.– La lunghezza di un arco non è costante.– La rappresentazione cartografica tipicamente è planare e non sferica.E’ quindi necessario operare una Trasformazione delle Coordinate Sferiche in Piane, mediante le cosiddette PROIEZIONI GEOGRAFICHE che consentono di rappresentare la superficie sferica della terra, ovvero uno spazio tridimensionale, su un piano, ovvero una carta a due dimensioni.Si hanno:– Proiezioni Geometriche– Proiezioni Geometriche Modificate (alterate per mezzo di algoritmi al fine di mantenere inalterate particolari caratteristiche). Tra esse, molto utilizzate le Proiezioni Conformi, che mantengono inalterate le forme.
  • 16. Cenni di Cartografia: Le Proiezioni più utilizzate– Mercatore: questa proiezione ha meridiani e paralleli diritti. Questa proiezione è utilizzata per la navigazione. A causa delle grandi deformazioni, è difficilmente estesa oltre 80° di latitudine sud e nord.– UTM (Universal Trasverse Mercator Projection): divide il globo in zone in zone verticali ampie 6° e fasce orizzontali di 8°
  • 17. Cenni di Cartografia: La Cartografia Italiana– La cartografia ufficiale IGM (vecchia serie) è inquadrata nel sistema nazionale detto anche Monte Mario - Gauss Boaga 1940.– Sistema geodetico di riferimento: ellissoide di Hayford orientato a Roma Monte Mario, 1940– Rete geodetica: rete IGM (1909-1918) su Bessel, ricompensata nel 1940 su Hayford– Rappresentazione: conforme di Gauss Boaga– fattore scala = 0.9996,– 2 fusi di 6° 30’ (invece dello standard di 6°)– I due meridiani centrali sono a 9° e 15° ad est di Greenwich.
  • 18. Coffee break? OK! Adesso ci vuole....
  • 19. IL SIT: Il mondo reale e la sua rappresentazione Strato Informativo 1 ... Strato Vegetazione Strato Limiti Amministrativi Strato Utilizzo del Suolo Strato Mappa Catastale Mondo Reale
  • 20. Il SIT: Modelli di dati La Modellizzazione – È chiaramente una semplificazione della realtà o più precisamenteun modello secondo il quale rappresentare il mondo reale. Quindi il problema da risolvere sarà quello di determinare un modello di dati funzionale a descrivere nel miglior modo possibile la realtà – I dati appartenenti ad un base di dati geografica sono composti da tre componenti: • Aspetto spaziale: geometria, topologia • Aspetto semantico: attributi alfanumerici, numerici, statistici • Aspetto di qualità – La geometria viene descritta per mezzo di coordinate di punti e funzioni matematiche che usano come elementi le primitive geometriche. – La geometria dipende dal sistema di riferimento e dalla scala. – La scala definisce il dettaglio e le approssimazioni rispetto alla realtà.
  • 21. Il SIT: Tipologia di datiLa Modellizzazione– Modello Vettoriale: gli oggetti sono rappresentati, come punti linee e poligoni. Gli attributi degli oggetti sono collegati tramite tabelle di database. Sono memorizzati attraverso le coordinate dei punti significativi degli elementi stessi. Rappresentazione di elementi discreti (es. dati da digitalizzazione, dati da rilievi topografici)– Modello Raster: La realtà spaziale è rappresentata come una griglia di celle. Ad ogni cella corrisponde un valore numerico. Sono memorizzati tramite la creazione di una griglia regolare in cui ad ogni cella (pixel) viene assegnato un valore alfanumerico che ne rappresenta un attributo. Rappresentazione di elementi che non hanno confini netti ma che variano gradualmente nello spazio. (es. dati da scanner, immagini da satellite…..)
  • 22. Il SIT: I dati Raster Abbiamo due tipologie di dati raster: – Immagini (il pixel rappresenta il valore di riflettanza RGB) • Foto Aeree • Foto Satellitari • Immagini acquisite con scanner o altri sistemi di digitalizzazione – Grid (basate su modello dati Raster di ArcInfo) • Rappresentazione di fenomeni gradualmente variabili nello spazio (quota, velocità e direzione del vento, pendenze, temperature)
  • 23. Il SIT: Analisi Raster Modello RASTER
  • 24. Il SIT: Le nuove Tendenze – Il GIS 3D – Come illustrato nelle precedenti slide, il SIT è tipicamente bidimensionale • 2D • 2D + tempo – Una nuova tendenza muove verso sistemi differenti per aumento del Realismo del prodotto e della sua facilità d’uso • 2,5D • 2,5D + tempo • 3D • 3D + tempo • N-dimensionale – Le applicazioni tipiche del 3D: • Pianificazione urbana • Catasto • Monitoraggio Ambientale • Telecomunicazioni • Turismo – Gestione Utility
  • 25. Il SIT: I Software GIS 3D – Tra i prodotti più diffusi e conosciuti: • Google Earth (KML) • Nasa World Wind • Microsoft Virtual Earth (Bing) • Navigatori Satellitari • Virtual Tour
  • 26. Il SIT: I Linguaggi geografici – Il GML ed il KML – Tra i Linguaggi più diffusi e conosciuti: • Il Geography Markup Language (GML) è la grammatica XML definita dallOpen Geospatial Consortium (OGC) per esprimere oggetti geografici. GML serve come linguaggio di modellazione per sistemi geografici ma anche come un formato aperto di interscambio per transazioni geografiche via Internet. • Il KML (Keyhole Markup Language) è un linguaggio basato su XML creato per memorizzare, gestire e condividere dati geospaziali in tre dimensioni quali punti, linee, immagini, poligoni e modelli 3D, oltre che descrizioni ed etichette testuali, nei programmi Google Earth, Google Maps, Google Mobile, MS Virtual Earth (Bing) e NASA World Wind. La parola Keyhole deriva dal nome del software progenitore di Google Earth; questo fu prodotto a sua volta dalla Keyhole, Inc., che fu acquisita da Google nel 2004. Il termine keyhole onora il nome dei satelliti KH, il vecchio sistema di ricognizione militare statunitense. La specifica KML è pubblicata da Google (da metà 2007 è disponibile la versione 2.2 della specifica). Recentemente, inoltre, Google (membro OGC) ha proposto l’allineamento tra KML e GML.
  • 27. Il SIT: Evoluzioni future – La natura dei GIS sta mutando • Geo-DBMS (Vera Gloria ???) • CAD/GIS supportano la memorizzazione in DBMS • Intenso lavoro sulla standardizzazione dei modelli dei dati. • Sviluppo di nuove tecnologie per la comunicazione mobile. • Modellazione Semantica degli scenari urbani
  • 28. Il GIS Aziendale: Un nuovo strumento di lavoro Il Database – Nel Database vengono inserite tutte le informazioni che descrivono la struttura stradale – Mediante un lavoro di analisi e riaggregazione delle informazioni, vengono inserite informazioni aziendali – Depositati Foto, Video, Grafici e File CAD – Inserimento di Cartografia e Ortofoto – Sistema di inserimento continuo dati – Integrazione totale dei dati Il Sistema Geografico PRADIGEO – Strumento di gestione basato su mappe – Visualizzazione di dati real time – Tour virtuale dell’infrastruttura – Reportistica di analisi e pubblicazione dei dati – Collegamento ad ogni caratteristica stradale di Documenti ed informazioni legate all’operatività quotidiana – Sistema di storicizzazione delle informazioni relative ad un’opera
  • 29. Coffee break? Non bisogna essere caffeinomani per pensarci
  • 30. Domande? Mario Antonaci Market Development Manager Email m.antonaci@annoluce.net Telefono 011.98.13.187 Cellulare 349.778.60.25