Ldb 25 strumenti gis e webgis_2014-05-14 gullotta - 2 modelli di rappresentazione e relazioni spaziali

  • 129 views
Uploaded on

 

More in: Technology
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
129
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
0
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Modulo introduttivo: i Sistemi Informativi Geografici (GIS) Gaia Gullotta14-15 Maggio 2014, Castrignano dei Greci – Laboratori dal Basso (LdB)
  • 2. Modulo introduttivo: i Sistemi Informativi Geografici • Cos’è un GIS ed il suo potenziale applicativo • Modelli di rappresentazione e relazioni spaziali • Coordinate e sistemi di proiezione • Tabelle attributi e loro gestione • Principali strumenti operativi e di analisi • Simbologia cartografica e layout di stampa • Introduzione al telerilevamento • Standard OGC • Risorse sul web ed esercizi di fotointerpretazione I n d i c e
  • 3. Tipologie di informazioni in un GIS Nei GIS coesistono informazioni di natura diversa: - Carte e mappe - Immagini - Dati digitali - Dati testuali - Tabelle - GPS I sistemi GIS consentono l’analisi e l’integrazione di tali dati DATI GEOGRAFICI E ALFANUMERICI
  • 4. Modelli di rappresentazione Esistono due modelli principali per descrivere la componente geografica della realtà: Modello vettoriale Modello raster
  • 5. Modelli di rappresentazione Un modello è un insieme di costrutti per rappresentare aspetti del mondo reale (entità geografiche) e le relazioni che intercorrono tra di essi il più possibile vicino al vero. Un modello è dunque un’astrazione della realtà. Modelli diversi hanno strutture diverse e rispondono ad esigenze diverse
  • 6. Modelli di rappresentazione Le relazioni che intercorrono tra gli oggetti geografici dei modelli sono studiate dalla topologia Figure diverse per la geometria classica, equivalenti per la topologia, perché deformabili una nell’altra senza rotture e sovrapposizioni. Sono tutte curve chiuse semplici. “La topologia ( dal greco τόπος, "luogo", e λόγος, "studio") è una branca della matematica che studia le proprietà geometriche delle figure che non dipendono dalla nozione di misura, ma sono legate a problemi di deformazione delle figure stesse”.
  • 7. Modelli di rappresentazione - MODELLO VETTORIALE: Gli oggetti vettoriali sono costituiti da semplici elementi (detti “primitive”) quali: punti, linee ed aree. Oggetti puntuali (es. alberi, pozzi, ecc.) sono rappresentati da una coppia di coordinate x,y Elementi lineari (es. strade, fiumi, ecc.) sono rappresentati da una serie di punti, quindi di coordinate x,yElementi areali (es. parchi, bacini idrografici, ecc.) sono rappresentati da poligoni, quindi da archi e punti
  • 8. Modelli di rappresentazione - MODELLO RASTER: Le caratteristiche geometriche di un dato oggetto o fenomeno sono rappresentate da una griglia di celle uniformi. Ad ogni cella è associata la sua coppia di coordinate che ne identifica la posizione nello spazio. Ad ogni cella inoltre è associato un valore (in genere numerico) che misura un attributo geografico.
  • 9. Modelli di rappresentazione - 4 tipologie di RASTER: 1) Fisico: il valore in ogni cella esprime la misura di una grandezza continua. Es. elevazione del terreno, pendenza, temperatura. Il valore può riferirsi a: valore misurato al centro della cella; valore medio della cella; valore estremo nella cella (min o max).
  • 10. Modelli di rappresentazione - 4 tipologie di RASTER: 2) Classificato: i valori nelle celle sono numeri interi a cui è associata una tabella come per gli shapefile. Ottenuto in genere da un raster fisico come risultato di una riclassificazione.
  • 11. Modelli di rappresentazione - 4 tipologie di RASTER: 3) Immagine: ad ogni cella del raster è associato un numero, che esprime la quantità di energia elettromagnetica riflessa o emessa dalla superficie terrestre o rilevata come impulsi di ritorno da fonti artificiali: radar e sensori laser. L’unità spaziale elementare (cella del raster) è chiamata pixel (picture element)
  • 12. Modelli di rappresentazione - 4 tipologie di RASTER: 4) Cartografico: generato dalla scannerizzazione di cartografie. Ad ogni cella del raster è associato un valore binario (0,1), in funzione della presenza o meno del tratto grafico. Non si tratta del valore di un attributo geografico o di una classe di appartenenza
  • 13. Modelli a confronto RASTERVETTORIALE
  • 14. Modelli a confronto RASTER VETTORIALE
  • 15. Modelli a confronto Nei GIS dati vettoriali e raster coesistono e sono integrati. In genere il modello vettoriale è applicato ai dati discreti, quello raster invece per i dati continui.
  • 16. Tipologie di dati - DISCRETO Il valore ha una distribuzione discontinua, si tratta di elementi reali che hanno limiti distinti. Es.: edifici, fiumi, i confini regionali, strade ecc.
  • 17. Tipologie di dati - CONTINUO I valori hanno distribuzione continua, sono in funzione della posizione e si possono misurare in ogni punto
  • 18. Modelli a confronto - LA RISOLUZIONE I dati vettoriali possono subire modifiche, infatti una figura vettoriale si può ingrandire, rimpicciolire, ma manterrà sempre inalterate: definizione e qualità. Si parla di modello “scalabile”, perché indipendente dalla risoluzione La risoluzione dei dati raster dipende dalla numero di celle (pixel) nell’unità di misura, che in genere è il pollice (2,54 cm).
  • 19. Modelli a confronto Si può passare da un modello all’altro e quindi si possono convertire dati vettoriali in raster e dati raster in vettoriale. Modello vettoriale Modello raster
  • 20. Modelli a confronto Modello vettoriale Modello rasterVS vantaggi svantaggi -Serve meno memoria di massa rispetto ai raster - Output grafico più apprezzato - Alcune analisi sono più laboriose a causa di una struttura dati più complessa - Serve molta memoria di massa - la rappresentazione delle relazioni topologiche ed alcune procedure (trasformazioni proiettive) sono più complesse - Struttura dei dati più semplice e semplici procedure di analisi spaziale
  • 21. I formati dei dati A diverse tipologie di dati corrispondono diversi formati: - Formato Shapefile - Formato Grid - Formato TIN - Altri formati
  • 22. I formati dei dati Formato vettoriale che contiene la geometria e gli attributi di un elemento spaziale (punto, linea, poligono). Lo shapefile comprende 3 file con stesso nome, ma con estensioni diverse: - FORMATO SHAPEFILE 1) File contenente la geometria – estensione shp 2) File per la gestione degli attributi (database) – estensione dbf 3) File contenente l’indice delle geometrie – estensione shx
  • 23. I formati dei dati file opzionali: 4) File contenente la legenda – estensione avl 5) File contenenti indici spaziali – estensione sbn e sbx 6) File contenente indici sugli attributi – estensione aih e ain 7) File contenente i metadati – estensione shx 8) File contenente l’informazione sul sistema di coordinate – estensione prj - FORMATO SHAPEFILE
  • 24. I formati dei dati 9) Layer file deriva dalla possibile personalizzazione dello shapefile che viene memorizzata in questo file con estensione lyr, che, salvato individualmente, può essere richiamato per altre mappe. - FORMATO SHAPEFILE I layers possono costituire anche gruppi (Group layer) con specifici parametri e proprietà, richiamabili secondo le esigenze.
  • 25. I formati dei dati - FORMATO GRID (Esri GRID) Particolare formato raster della Esri. Un grid è una matrice di colonne e righe che genera quadrati uniformi detti “celle”. Ad ogni cella è associato un valore numerico, misura di un attributo geografico. Si tratta di un set di file relazionati tra loro.
  • 26. I formati dei dati - FORMATO ASCII grid Unico file con l’estensione della griglia, i parametri di georeferenziazione in un sistema di riferimento e i valori di ogni singola cella. Formato raster non proprietario che consente di importare ed esportare grid data in altri prodotti.
  • 27. I formati dei dati - FORMATO TIN Nel formato TIN lo spazio viene considerato come un insieme di triangoli non sovrapposti e con dimensione variabile. Utilizzato nella rappresentazione della superficie topografica. Risultato migliore rispetto al GRID. Può essere creato a partire da insiemi di punti ed archi. La struttura Tin infatti è composta da vertici con coordinate x, y, z e da archi che connettono tali punti formando triangoli
  • 28. I formati dei dati - GeoTIFF: rispetto al TIFF ha anche la componente geografica - ALTRI FORMATI - TIFF: (=“Tagged Image File Format”) formato immagine molto diffuso per la sua qualità. Estensione: tiff o .tif - IMG: file immagine utilizzato da ERDAS IMAGE per memorizzare i raster - JPG: formato immagine compresso a perdita di informazioni (qualità) - bitmap: formato immagine non compresso con estensione .bmp sviluppato da Microsoft
  • 29. Mappe e concetti spaziali Astrazione soggettiva delle caratteristiche del mondo reale, dove viene riportata la distribuzione degli oggetti che lo compongono, fornendo implicitamente anche le relazioni spaziali che intercorrono tra essi.
  • 30. Relazioni spaziali degli elementi di una mappa Connettività Adiacenza Intersezione Posizione relativa Differenza di quota Contenimento A B A B A B B A A B A B C
  • 31. La scala di una mappa La scala: rapporto tra una lunghezza misurata sulla carta e la corrispondente lunghezza sulla superficie terrestre. 1:N N piccolo (<150 000) scala grande N grande (>150 000) scala piccola Scala grafica
  • 32. La scala in un GIS • GIS è un sistema multiscala • tenere sempre presente la scala dei dataset che si importano in un Sistema Informativo Geografico, soprattutto quando si studiano le relazioni tra i differenti layers • quando si costruisce una mappa ex novo stabilire la scala a cui si vuole operare
  • 33. Classificazione delle carte geografiche Le carte geografiche possono essere classificate secondo 3 criteri: - la scala - il contenuto - il metodo di costruzione
  • 34. Classificazione delle carte geografiche - Secondo la scala si distinguono: PIANTE E MAPPE Scala maggiore di 1: 10.000 Carte molto dettagliate. Piante in genere rappresentano la planimetria dei centri urbani. Le mappe invece per le aree rurali e naturali.
  • 35. Classificazione delle carte geografiche - Secondo la scala si distinguono: CARTE TOPOGRAFICHE Scala 1: 10.000 – 1: 150 000 Carte dettagliate sia per gli elementi naturali che antropici.
  • 36. Classificazione delle carte geografiche - Secondo la scala si distinguono: CARTE COROGRAFICHE Scala 1: 150.000 – 1: 1000 000 Rappresentano porzioni abbastanza estese della superficie terrestre e con discreti particolari (es. le vie di comunicazione). Es. carte regionali.
  • 37. Classificazione delle carte geografiche - Secondo la scala si distinguono: CARTE GEOGRAFICHE Scala minore di 1: 1000 000 Rappresentano porzioni molto estese della superficie terrestre: uno o più Stati, un intero continente o l’intera superficie terrestre (mappamondi e planisferi)
  • 38. Classificazione delle carte geografiche - Secondo il contenuto si distinguono: CARTE GENERALI Rappresentano i soli elementi naturali (carte fisiche) o gli elementi antropici (carte politiche), oppure entrambi contemporaneamente (carte fisico- politiche)
  • 39. Classificazione delle carte geografiche - Secondo il contenuto si distinguono: CARTE SPECIALI Costruite per uno scopo ben preciso. Es.: carte nautiche , carte aeronautiche, carte turistiche , ecc.
  • 40. Classificazione delle carte geografiche - Secondo il contenuto si distinguono: CARTE TEMATICHE Riguardano particolari aspetti: biologici, fisici, antropici, ecc. Es.: carte della vegetazione, climatiche, etnologiche, economiche ecc.
  • 41. Classificazione delle carte geografiche - Secondo il metodo di costruzione si distinguono: CARTE RILEVATE Costruite a partire da misure dirette sul terreno o da fotografia aerea CARTE DERIVATE Ottenute dalle rilevate, attraverso riduzioni e semplificazioni
  • 42. Classificazione delle carte geografiche Negli ultimi decenni grande impulso hanno avuto le fotografie di ampie porzioni di superficie terrestre, scattate da aerei appositamente equipaggiati o da satelliti. Tali aerofotografie ed immagini satellitari non possono però essere considerate “carte geografiche” vere e proprie, perché mancanti dell’opportuno simbolismo. Ma trovano grande impiego nella realizzazione di carte geografiche (carte rilevate).
  • 43. Classificazione delle carte geografiche ORTOFOTO Fotografia aerea che è stata corretta geometricamente e georeferenziata (ortorettificata) in modo da rendere uniforme la scala della foto. Per questo motivo si può assimilare ad una mappa.
  • 44. Classificazione delle carte geografiche Nella cartografia storica ci sono molti esempi di mappe con assenza di criteri geometrici unitari, quindi non possono essere georeferenziate ed inserite in un sistema GIS. Nonostante ciò continuano ad essere spesso fonte di interessanti informazioni.
  • 45. Classificazione delle carte geografiche “ATLANTE” È una raccolta sistematica di carte a piccola scala di regioni e continenti. Sono comprese numerose carte tematiche e speciali. “Atlante” termine, con richiamo mitologico usato dal famoso geografo Mercatore per la sua raccolta di carte.
  • 46. Bibliografia ACCORDI B., LUPIA PALMIERI E., PAROTTO M., 1993-Il globo terrestre e la sua evoluzione. Zanichelli, Bologna. BARBONI R., 2001-fondamenti di aerospaziale, volume I, ESAGRAFICA, Roma. CASTIGLIONI G.B., 2000 - Geomorfologia, Utet, Torino. FUSCO L., LORET E., MINCHELLA A., ANTUNES J. - Il progetto Bacchus, un’applicazione di tecniche avanzate per il rilevamento e la gestione di superfici vitate. ESA-Esrin & Università di Tor Vergata. GULLOTTA G. "Applicazione di tecniche di analisi del paesaggio per il settore settentrionale del Vulcano Laziale" - Degree thesis, University of Rome Sapienza, 2010 ISPRA, 2008 - Indicatori di Biodiversità per la sostenibilità in agricoltura/linee guida, strumenti e metodi per la valutazione della qualità degli agroecosistemi. ISPRA - SINAnet, 2005 - La realizzazione in Italia del Progetto europeo Corine Land Cover 2000. LORET E., PESOLILLO S. & PECCI A. - Analisi ed integrazione di dati bioclimatici nel WebGIS Divino. ESA-Esrin, ISAC/CNR, Università di Tor Vergata – Dip. di ING.CIV. MIGANI M. & SALERNO G., 2009 - Manuale ArcGIS. D. Flaccovio Editore. Siti internet: www.esa.int www.isprambiente.it http://www.opengeospatial.org/ http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName=welcome