MODULO 2 - problematiche di analisi e qualificazione della cartografia DESCRIZIONE DEL CORSO COMPLETO Dopo un’introduzione sulle caratteristiche fondamentali dei SIT e delle problematiche di realizzazione, si passa ad analizzare in dettaglio il progetto e l’implementazione di tali sistemi, secondo uno schema matri-ciale che prevede quattro fasi realizzative (fattibilità, analisi, progetto esecutivo, realizzazione) e quattro aspetti tecnici (DBMS, cartografia, funzionalità, sistema). Per quanto riguarda il progetto del DBMS si illustrano le fasi di analisi dei dati, di progetto del database e di architettura del DBMS. Gli aspetti cartografici vengono analizzati illustrando le problematiche di analisi e qualificazione della cartografia e delle fonti cartografiche. Per il progetto funzionale, vengono analizzate la fase di analisi e progettazione delle personalizzazioni e di manutenzione degli archivi. Per il progetto sistemi-stico si illustrano gli aspetti relativi all’analisi delle utenze ed alla progettazione dell’architettura applicativa, della rete, della configurazione hardware e dell’implementazione del DBMS. Viene poi affrontato il problema della qualità dei dati esaminando i problemi di propagazione dell’errore e di controllo di qualità, per poi passare ad illustrare le metodologie di acquisizione, elaborazione e restituzione alla luce di principali test di qualità dei dati geografici e delle specifiche esigenze di accuratezza.

1. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 1
Filippo Licenziati
PROGETTO E REALIZZAZIONE DI
SISTEMI INFORMATIVI
TERRITORIALI
la cartografia

2. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 2
PROGETTO S.I.T.
STUDIO DI
FATTIBILITÀ
ANALISI DEI
DATI
ANALISI DELLE
FONTI
CARTOGRAFICHE
ANALISI
FUNZIONALE
ANALISI DELLE
UTENZE
PROGETTO DEL
DATABASE
PIANO DI
ACQUISIZIONE
PROGETTO DELLE
PERSONALIZZAZ.
PROGETTO
SISTEMISTICO
ACQUISIZIONE
DATI
REALIZZAZIONE
DEL PROTOTIPO
VERIFICHE
SISTEMA

3. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 3
INDICE
ESAME E QUALIFICAZIONE
DELLA CARTOGRAFIA
• nozioni di topografia
• scala e precisione
ESEMPI
PRESUPPOSTI TECNICI
tecnologie di rappresentazione della
componente grafica
ACQUISIZIONE

4. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 4
ANALISI
Esame e qualificazione della
cartografia disponibile

5. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 5
ANALISI
FONTI CARTOGRAFICHE
• aerofotogrammetria
• telerilevamento
• rilievi in campo
• mappe cartacee
• scala e precisione
• coordinate di riferimento
• proiezioni geografiche
ESEMPI

6. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 6
FONTI CARTOGRAFICHE
scala e
precisione
provenienza
sistema di coordinate
supporto

7. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 7
Aerofotogrammetria (I)

8. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 8
Aerofotogrammetria (II)
ricostruzione del continuum territoriale

9. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 9
Telerilevamento

10. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 10
Rilievi in campo
destinazione d’uso
reti tecnologiche
stato di
conservazione
rilievi di posizione

11. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 11
Qualità e condizioni delle mappe
possibilità di
georeferenziazione
qualità della grafica
qualità del supporto
cartaceo
graficismi

12. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 12
Scala
aumento di scala
senza aumento di precisione

13. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 13
Precisione
La precisione delle mappe
cartacee dipende dal limite
fisico della linea tracciata
sulla carta (0,5 mm).
La precisione dei sistemi
informatici dipende dalla
lunghezza dei registri (con
32 bit si arriva a 1/2³²).

14. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 14
Coordinate di riferimento
Per indicare la posizione di un punto sulla
superficie terrestre esistono tre principali sistemi
di coordinate:
• coordinate cartesiane ellissocentriche,
• coordinate geografiche (polari),
• coordinate cartografiche (piane)

15. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 15
Coordinate cartesiane ellissocentriche
La posizione di un
punto viene indicata
in funzione delle sue
coordinate cartesiane
(x, y, z) nel sistema
geocentrico.

16. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 16
Coordinate geografiche polari
La latitudine di un
punto P è l’angolo che
la normale all’ellissoide
in X forma con il piano
equatoriale. latitudine
La longitudine di un
punto P è l’angolo che il
piano meridiano per P
forma con il piano
meridiano di riferimento.
longitudine
equatore
meridianodiGreenwich
P

17. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 17
Coordinate geografiche polari
APPLICAZIONI
navigazione marittima
navigazione aerea
GPS

18. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 18
Coordinate cartografiche
Sono coordinate
cartesiane piane, riferite
alla proiezione di una
parte della superficie
terrestre su un piano
(piano cartografico).

19. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 19
Proiezione
E’ l’operazione che consente di rappresentare su un piano una
parte della superficie terrestre.

20. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 20
Tipi di proiezione
piana
conica
cilindrica

21. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 21
Proiezione di Gauss (I)
y
x
La superficie terrestre o, meglio, l’ellissoide che la
approssima viene proiettata su un cilindro che la avvolge
ed è tangente in un meridiano completo
PROIEZIONE CILINDRICA
TRASVERSA

22. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 22
Proiezione di Gauss (II)
Il globo è
suddiviso in fusi
centrati sul
meridiano di
tangenza e
delimitati da
due meridiani
da esso
equidistanti.

23. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 23
Sistema UTM
proiezione UNIVERSALE TRASVERSA di MERCATORE
I fusi del sistema UTM hanno
un’ampiezza di 6° e sono numerati da 1
a 60 a partire dall’antimeridiano di
Greenwich verso est.
Il sistema UTM si considera valido tra
le latitudini di 80° S e 80° N.
Per le calotte polari si impiega il
sistema UPS (Universal Polar
Stereographic).
Esiste una ulteriore suddivisione dei
fusi in zone individuate da fasce di 8° di
latitudine.

24. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 24
Sistema UTM in Italia
L’Italia è compresa
nei fusi 32, 33 e 34
aventi meridiani
centrali 9° - 15° – 21°

25. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 25
Geoide
E’ la superficie normale in ogni punto alla direzione della
verticale, cioè alla direzione della forza di gravità.
Di questo solido non si conoscono le proprietà matematiche e
quindi è difficile utilizzarlo per la produzione cartografica.

26. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 26
Ellissoide
E’ il solido geometrico di equazione nota utilizzato per
approssimare la forma della Terra.

27. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 27
Parametri dell’ellissoide
a
c
a - c
schiacciamento: f = ———
a
a² - c²
eccentricità: e = ———
a²

28. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 28
Posizione dell’ellissoide
non geocentricageocentrica

29. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 29
Ellissoide geocentrico
utilizzato come
riferimento globale
per telerilevamento e
GPS

30. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 30
Ellissoide non geocentrico
utilizzato come
riferimento locale
orientato nel modo
migliore per la zona da
rappresentare

31. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 31
Alcuni ellissoidi importanti
Bessel (1830) 6.377.397 6.356.079 1/ 299,15
a [m] c [m] f
Hayford (1909) 6.378.388 6.356.912 1/ 297
WGS84 (1984) 6.378.137 6.356.752 1/ 298,257

32. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 32
Sistema di riferimento o datum
E’ un insieme di misure e regole per la
determinazione della posizione spazio-temporale di
punti indipendentemente dal sistema di coordinate
adottato.
E’ costituito da 8 parametri (2 per l’ellissoide e 6 per
posizione e orientamento) e da una rete compensata di
punti noti sull’area di interesse.

33. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 33
Sistema ROMA40
Ellissoide: Hayford
Orientamento: Roma (Monte Mario)
Rete: I.G.M.
Rappresentazione: Conforme di Gauss su due
fusi (Ovest, Est)
Coordinate: Gauss-Boaga
GAUSS-BOAGA

34. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 34
Sistema ROMA40
I due fusi differiscono per
la scelta dei meridiani di
riferimento. Essi sono
posti rispettivamente a 9°
e a 15° ad Est di
Greenwich.
Ciascuna proiezione
copre una zona di
longitudine ampia 6° 30’,
separate dal meridiano
posto a 12°.
GAUSS-BOAGA

35. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 35
UTM e ROMA40
UTM
Al meridiano centrale del fuso
generico (asse Y) si assegna il
valore convenzionale di 500
Km per evitare l’uso di numeri
negativi per le ascisse (valori
Est).
L’Italia è compresa in tre fusi
(32, 33 e 34).
L’Italia è compresa in due fusi
(fuso est e fuso ovest).
GAUSS-BOAGA
Al meridiano centrale di ciascun
fuso viene assegnato il valore
(1.500.000;0) nel Fuso Ovest e
(2.520.000;0) nel Fuso Est, in
modo da avere un’ascissa
univoca per tutta l’Italia.

36. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 36
Sistema ED50
EUROPEAN DATUM
Ellissoide: Hayford
Orientamento: medio europeo (Bonn)
Rete: selezioni di reti europee del 1° ordine
Rappresentazione: U.T.M. (Universale Trasversa di
Mercatore), particolarizzazione della proiezione di Gauss
Coordinate con origine delle longitudini su Greenewic

37. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 37
Sistema WGS84
WORD GEODETIC SYSTEM
Ellissoide: WGS84
Orientamento: ellissoide geocentrico
Rete:
• globale: stazioni permanenti USA e satelliti GPS
• europea: ETRF89
• italiana: IGM95
Rappresentazione: UTM-ETRF89

38. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 38
Sistema catastale
Il territorio nazionale è suddiviso in 35 zone, per ognuna delle
quali è definita un’origine O, detta “centro di sviluppo”.
Ciascuna zona definisce un sistema di coordinate locali, non
congruenti tra zona e zona.
Ellissoide: Bessel
Orientamento: Genova (Monte del Telegrafo)
Rete: I.G.M.
Rappresentazione: Cassini-Soldner

39. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 39
Rappresentazione Cassini-Soldner
E’ una rappresentazione analitica ricavata dalla
cilindrica inversa; è usata per gli stati con sviluppo
prevalente NORD-SUD.

40. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 40
Rappresentazione Cassini-Soldner
E’ una rappresentazione afilattica, che presenta tutte e tre le deformazioni
(lineare, angolare e superficiale) nella misura minima possibile.
In particolare, la deformazione areale è minima in prossimità del centro di
proiezione.

41. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 41
ESEMPI
alcuni esempi dei più
diffusi tipi di cartografia

42. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 42
Carta tecnica di area vasta
Gauss-Boaga
1:10.000  1:1.000

43. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 43
Cartografia I.G.M.
Gauss-Boaga
UTM
1:25.000

44. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 44
Cartografia ISTAT
UTM
1:10.000

45. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 45
Uso del suolo
Gauss-Boaga
risol. 1 m
Ikonos

46. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 46
Analisi urbana
Gauss-Boaga
risol. 1 m
Ikonos

47. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 47
Cartografia tecnica
Gauss-Boaga / X
1:2.000  1:500

48. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 48
Cartografia catastale
Cassini-Soldner
1:2.000  1:1.000

49. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 49
PRESUPPOSTI TECNICI
Alcuni concetti di base circa la
“tecnologia di memorizzazione”
della componente grafica
e la “georeferenziazione”.

50. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 50
PRESUPPOSTI TECNICI
• grafica vettoriale
• digitalizzazione
• grafica raster
• scanner
• georeferenziazione

51. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 51
Grafica vettoriale (I)
x
y
P1
P2
P3
P4
ID x y
P1 x1 y1
P2 x2 y2
P3 x3 y3
P4 x4 y4

52. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 52
Grafica vettoriale (II)

53. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 53
Tavolo digitalizzatore (I)

54. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 54
Tavolo digitalizzatore (II)
riferimento della
mappa
riferimento del
digitalizzatore

55. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 55
Grafica raster (I)
0 0 0 0
0 0 0
0
0
0
0 0
0 0
1
111
1
1
cella o pixel

56. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 56
Grafica raster (II)

57. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 57
Scanner
Per la cartografia
occorrono normalmente
scanner di grande
formato (A0), con
precisioni che vanno da
800 a 1.200 dpi (dot per
inch)

58. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 58
Georeferenziazione (I)
E’ l’operazione che consente di inquadrare la
rappresentazione cartografica di una porzione di territorio
nella sua collocazione spaziale sulla crosta terrestre.
In un certo senso, è l’operazione inversa della proiezione.

59. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 59
Georeferenziazione (II)
Occorre individuare sulla
mappa da georeferenziare un
certo numero di punti, la cui
posizione sulla crosta terreste è
nota nel sistema di coordinate
prescelto.
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)

60. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 60
Georeferenziazione (III)
da supporto cartaceo si esegue al tavolo
digitalizzatore subito prima di iniziare
l’acquisizione

61. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 61
Georeferenziazione (IV)
Gauss-Boaga
Gauss-Boaga
UTM
UTM

62. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 62
Georeferenziazione (V)
da supporto informatico si esegue al computer
con appositi programmi

63. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 63
ACQUISIZIONE
Attività che consente di inserire
la cartografia e
i dati non grafici ad essa associati
nel sistema informativo.

64. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 64
ACQUISIZIONE
• tecnologia
• acquisizione da supporto
cartaceo
• acquisizione da supporto
informatico
• controllo e validazione

65. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 65
TECNOLOGIA
vettoriale
raster
mista

66. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 66
Vettoriale

67. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 67
Raster

68. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 68
Mista (raster/vector)

69. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 69
individuazione del sistema
di acquisizione
progetto del
programma di
conversione
definizione delle norme
di acquisizione
DA SUPPORTO CARTACEO

70. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 70
Sistema di acquisizione
Nelle acquisizioni massive, svolte da diversi gruppi
di lavoro, è consigliabile utilizzare un software di
semplice utilizzo e largamente diffuso, che produca
formati standard (DXF, SHP).

71. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 71
Definizione delle specifiche
CARTOGRAFIA VETTORIALE
• strato
• modalità
• aspetti formali
• aspetti semantici
• ridondanze

72. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 72
Definizione delle specifiche
CARTOGRAFIA RASTER
• strato
• precisione della scansione
• precisione della georeferenziazione

73. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 73
Programma di conversione
• sono di regola disponibili negli ambienti
più diffusi (da e verso DXF o SHP)
• va verificato il trattamento degli oggetti
complessi e degli attributi non grafici

74. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 74
progetto del programma
di conversione
analisi del formato di
origine
DA SUPPORTO INFORMATICO

75. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 75
Analisi del formato di origine
esame della sintassi del formato:
• tipi record
• campi
K25 2356893 896256
K34 2458796 896325
K57 2547896 854712
K67 2498563 854693
K81 2510324 802574
K98 2587011 820136
verifica delle possibilità semantiche del formato:
• trattamento degli oggetti complessi
• identificazione univoca degli elementi e degli oggetti
• trattamento degli attributi non grafici

76. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 76
Formato DXF (I)
Drawing eXchange File Format
• è un formato di tipo testo in codifica ASCII
• è stato prodotto da Autodesk per consentire lo scambio dei
file .dwg di AutoCAD©
• è ormai uno standard di fatto
• è più orientato alla parte grafica

77. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 77
Formato DXF (II)
Drawing eXchange File Format
• comprende 4 tipi record:
• header: informazioni generali
• tables: informazioni sulle caratteristiche dei graficismi
• bloks: descrizione degli oggetti complessi
• entities: contiene la geometria del disegno
• gli attributi non grafici vanno gestiti come annotazioni
all’interno dei bloks

78. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 78
Formato NTF
National Transfer Format
• è un formato cartografico inglese (1987) di tipo testo con
codifica ASCII o EBCD a lunghezza variabile
• è stato adottato dal Catasto italiano negli anni 1989-’90
• in Italia è limitato alla cartografia catastale
• è più orientato alla parte cartografica
• è organizzato in livelli

79. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 79
Formato SHP (I)
• E’ il formato nativo di
ArcView
• E’ possibile creare nuovi temi
shape da temi esistenti oppure
digitalizzando le entità
• E’ possibile modificare le
entità di un tema shape
• Consente lo scambio dei dati

80. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 80
Formato SHP (II)
Ogni shapefile è una collezione di
files:
• Dati spaziali - .shp
• Indice spaziale - .shx
• Attributi - .dbf
• ………….
• Lo shapefile è la fonte dei dati dei temi shape

81. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 81
Programma di conversione
Per i formati di scambio più diffusi, i programmi
di conversione si trovano già disponibili negli
ambienti GIS.
In questo caso sarà sufficiente verificare che la
conversione abbia mantenuto tutta la semantica
di interesse.
Altrimenti si dovrà sviluppare un programma ad
hoc.

82. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 82
definizione dei
controlli manuali
progetto del
programma di
controllo
definizione delle
soglie di
accettabilità
CONTROLLO E VALIDAZIONE

83. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 83
Soglie di accettabilità
• di norma, sono definite dal committente
• riguardano sia la parte grafica (accuratezza posizionale), sia
la parte non grafica (accuratezza tematica)
• devono prevedere sia l’errore massimo assoluto, sia la
percentuale massima di elementi errati (ad es. la cartografia è
accettata se il 95% degli elementi presenta un errore minore
0,25 m)

84. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 84
Cartografia chiusa (I)
DEFINIZIONE
Ogni copertura poligonale
deve risultare come una
partizione della superficie
territoriale da
rappresentare
(schema G1, CEN-TC287)).
Di conseguenza ogni punto
della superficie territoriale
deve appartenere ad uno e ad
un solo poligono.
edificio
edificio
edificio
edificio
edificio
edificio
stradastrada
strada
stradastrada
piazza
cortile
strada

85. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 85
Cartografia chiusa (II)
CARATTERISTICHE
• nata per la cartografia catastale
• risultano facilitati i controlli formali
• adatta per grande e media scala
• occorre prevedere tutte le possibilità di qualificazione delle
superficie (ad es. incrocio a raso, incrocio a due piani sfalsati,
incrocio a tre piani sfalsati, viadotto su edificio, viadotto su strada,
galleria sotto edificio, …)
• necessità di prevedere tratti “invisibili”
• esclude qualsiasi ridondanza (ad es. bordo strada - bordo edificio)

86. ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 86
Specifiche di acquisizione
CARTOGRAFIA TEMATICA

87. Moduli del corso
ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 87
0 - INTRODUZIONE
0A- caratteristiche e potenzialità
0B - progetto e realizzazione
1 - IL DATABASE
2 - LA CARTOGRAFIA
3 - LE FUNZIONALITA’
4 - L’ARCHITETTURA
5 - LA QUALITA’ DEI DATI