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
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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
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GULLOTTA G. "Applicazione di tecniche di analisi del paesaggio per il settore settentrionale del
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ISPRA, 2008 - Indicatori di Biodiversità per la sostenibilità in agricoltura/linee guida, strumenti e
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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