Ambiente4c sistemi-informativi-geografici
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GIS GIS GIS – – Sistemi Sistemi Informativi Informativi Geografici Geografici Marco Moriondo Camilla Dibari [email protected] Tel.: 055 328 8257 Dipartimento di Scienze Agronomiche e Gestione del Territorio Agro-forestale (DISAT) Università di Firenze Esame di Monitoraggio Ambientale del Territorio
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GIS
GIS GIS ––
SistemiSistemi
InformativiInformativi
GeograficiGeografici
Marco Moriondo
Camilla Dibari
[email protected].: 055 328 8257
Dipartimento di Scienze Agronomiche e Gestione del Territorio Agro-forestale (DISAT)
Università di Firenze
Esame di Monitoraggio Ambientale del Territorio
GIS
Informazione GeograficaInformazione 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)
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)
GIS
Sistema Informativo Geografico (o territoriale = SIT)
GEOGRAFICO
sta ad indicare che la localizzazione dei dati è nota o può essere calcolata in termini di coordinate geografiche (geograficamente riferito).
INFORMATIVO
indica che i dati sono organizzati in modo tale da fornire informazioni tabellari o grafiche e risposte ad interrogazioni interattive.
SISTEMA
implica che i dati sono organizzati in un sistema costituito da varie componenti funzionali correlate fra di loro,
per l'inserimento, l'organizzazione, la manipolazione, la trasformazione, la visione, la combinazione, l'interrogazione, la modellizzazione
e la restituzione dei dati nella forma voluta.
GIS
SIT <> GIS
SITSITSistema Informativo
Territoriale
••
HARDWAREHARDWARE••
SOFTWARESOFTWARE
••
Banca DATIBanca DATI••
ORGANIZZAZIONEORGANIZZAZIONE
GISGISGeographic
Information System
••
SOFTWARESOFTWARE
GIS
GIS
È uno strumento informaticostrumento 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
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)
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
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
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
GIS
Settori di applicazione delle tecniche GIS
Geomarketing•
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
–
…
GIS
Settori di applicazione delle tecniche GIS
Gestione 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)
–
…
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
–
…
GIS
Settori di applicazione delle tecniche GIS
Gestione 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–
…
GIS
Settori di applicazione delle tecniche GIS
Analisi 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 territoriali
Produzione di mappe comunicativamente
efficaci, espressive e comprensibili
GIS
Cartografia digitaleNella cartografia tradizionale
l’elemento base
è un disegno che contiene in forma implicita le coordinate dei punti che definiscono gli oggetti rappresentati (tramite il reticolato del sistema di riferimento)
Nella cartografia numerica l’elemento base è
un insieme di
coordinate
che contiene in forma implicita la sua visualizzazione
analogica
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
GIS
I Dati Geografici sono una rappresentazione schematizzata del mondo reale e sono caratterizzati da:
• una loro tipologia: vettoriale o raster
•una collocazione nello spazio (posizione geografica)
•dei propri Attributi
Dati Geografici
GIS
Tipi di dati geografici•
Gli elementi geografici possono essere distinti secondo due tipi fondamentali
Oggetti
Entità
fisiche
(come edifici, strade, acquedotti …) oppure entità
giuridiche
(come stati, comuni, proprietà
…) che hanno un
limite individuabile
e dunque possono essere considerate come entità
discrete
Fenomeni
Eventi
che si manifestano in modo continuo (come l’altitudine, la temperatura, la pendenza del suolo, …);i fenomeni esistono ovunque (ogni punto del suolo ha una altitudine o una pendenza) e non hanno limiti individuabili
GIS
Modelli spazialiIn un sistema informativo un database geografico può essere codificato attraverso due modelli:
• modello vettoriale
(punti, linee, poligoni)•
modello a griglia o raster
(insieme di celle uniformi
sistematicamente organizzate)
Di norma, i modelli vettoriali
sono più
appropriati per la rappresentazione e l’analisi di oggetti discreti
mentre l’uso di
modelli raster
è
preferibile per l’analisi e la rappresentazione di fenomeni
continui
Tuttavia, nella pratica:•è
possibile che sia necessario o utile lavorare con modelli raster
per descrivere oggetti discreti e viceversa utilizzare modelli vettoriali per descrivere fenomeni continui•accade molto spesso che sia necessario utilizzare in uno stesso progetto di descrizione entrambi i modelli
GIS
Modello dati
Raster(Matrice di pixel)
Vettoriale(punti,linee e poligoni)
GIS
Mod. vettoriale –
Primitive geometriche
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 punti
Poligono 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
La realtà
fisica o geografica può essere rappresentata mediante entità geometriche semplici: punti, linee
e poligoni
Punto
GIS
Modello vettoriale -
puntiPunti, linee e poligoni sono descritti attraverso le proprie coordinate rispetto a un sistema di riferimento:•coordinata X easting•coordinata Y northing
(x,y)Y
12
4
3
57
6 9
811
10
12
Nr. X Y1 123,44 11,202 45,00 31,003 6,00 65,004 44,00 23,005 76,00 58,006 20,00 30,007 88,00 111,008 435,00 373,009 564,00 102,00
10 268,00 632,0011 135,00 23,0012 24,00 456,00
PUNTI
GIS
Modello vettoriale -
linee
1
2
3
4
x
y
x1 x2 x3 x4
y1y3
y4
y2VerticeNodoa b
Id arco Id nodo x ya 1 12,3 22,4a 2 15,7 26,1b 2 15,7 26,1b 3 18,4 24,3c 3 18,4 24,3c 4 20,5 25,5
c
•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
GIS
Modello vettoriale -
poligoni
III
(x,y)
X
Y
a
2
98
6
5
b c3
4
7
1
d
ef
10
h
i
l m
g
Id poligono id arco id nodo x yI a 1 x1 y1I a 2 x2 y2I b 2 x2 y2I b 3 x3 y3I c 3 x3 y3I c 4 x4 y4I d 4 x4 y4I d 5 x5 y5I e 5 x5 y5I e 6 x6 y6I f 6 x6 y6I f 7 x7 y7I g 7 x7 y7I g 1 x1 y1
I poligoni
sono
definiti
da
una
linea
chiusa, a sua
volta
definita
da punti
connessi
da
segmenti
e il
punto
di
partenza
e di
fine di
un
poligono
è
lo stesso
nodo
GIS
Topologia
TOPOLOGIA : definisce le relazioni spaziali tra le entità geometriche (fra un nodo e archi, fra archi e poligoni)
Esempio
Pol. 1Pol. 2
Pol. 1
Pol. 2
Modifica geometrica
I poligoni Pol. 1 e Pol. 2 sono geometricamente differenti,ma sono sempre
adiacenti
Nel caso sia necessario considerare l’informazione relativa alle proprietà
di relazione
tra elementi è
necessario utilizzare un
modello più
complesso
Topologia definisce le proprietà
di connessione, adiacenza
e inclusione
GIS
Relazioni topologiche principali
Principio di CONNESSIONE’: gli archi si connettono l’uno all’altro in corrispondenza dei nodi
Principio di INCLUSIONE: gli archi che connettendosi fra di loro racchiudono un’area, definiscono un poligono
Principio di ADIACENZA’: gli archi hanno una direzione e un poligono di destra e un poligono di sinistra
GIS
CONNESSIONEI punti lungo l’arco sono definiti VERTICI
( ) e definiscono la
forma dell’arco.
Le terminazioni dell’arco sono dette NODI.
Ogni arco ha 2 nodi: un nodo di partenza (from-node) e un nodo di arrivo (to-node).
Gli archi si connettono l’uno all’altro in corrispondenza dei nodi (gli archi A, B e C si connettono al nodo N).
Arco A
Arco BN
Arco C
#
#
#
#
GIS
INCLUSIONE e ADIACENZA
Il poligono “A”
è
delimitato dagli archi “3”, “4”, “5” e “7”
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.
Inclusione
4
GIS
TopologiaGrazie alla
codifica
della
localizzazione
spaziale rispetto
a un sistema
di
riferimento
le entità vettoriali
raccolte
in un
database possono
essere restituite
in forma
analogica
in una
mappa
GIS
POSSIBILI ERRORI TOPOLOGICI
Se una linea non è
sufficientemente lunga per connettersi al nodo previsto non si verificano le proprietà
di connessione fra archi
e/o definizione dell’area fra poligoni
LO “SNAP”
GIS
Linee appese: gli archi più lunghi del necessario che vanno
oltre il nodo previsto devono essere riportati alla giusta posizione
Creazione di piccoli e indesiderati poligoni che si formano quando si tenta di disegnare 2 volte il perimetro di poligoni adiacenti o quando si sovrappongono 2 carte con poligoni contigui che non hanno proprio gli stessi limiti. Questi poligoni devono essere eliminati accorpandoli a uno dei poligoni adiacenti.
Tutti gli pseudo nodi vanno tolti se i 2 archi hanno gli stessi attributi
POSSIBILI ERRORI TOPOLOGICI
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
GIS
Modello RasterDIMENSIONE DELLA GRIGLIA = numero
di
celle
(espresso come prodotto
di
numero
di
righe
x numero
di colonne)
RISOLUZIONE DELLA GRIGLIA = dimensioni
della singola
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
GIS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12123456789
101112
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Pixel
La localizzazione dell’oggetto è
definita dal numero di riga e colonna della matrice
Modello RASTER
GIS
Modello raster (georef.)La georeferenziazione di una griglia raster si completa con due tipi di informazioni:
•dimensioni della cella (in unità
di mappa)
•riferimento alle coordinate di almeno una cella di origine
GIS
Nel modello raster si possono individuare due tipi di rappresentazione le IMMAGINI IMMAGINI e le GRID (immagini GRID (immagini classificate)classificate)
MODELLO RASTER
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.)
GIS
Raster
Coordinate x, y Coordinata x, y + Valori 0/1 (immagine 1 bit)Valori da 1-256 (immagini a 8bit)
GIS
GRID
Coordinata x, y + Quota Coordinata x, y + Pendenza
GIS
Pixel = 10 metri a terra
Valore di quota =121 m s.l.m.
(es) Il DTM (Digital Terrain Model)
Raster classif. GRID
GIS
VANTAGGI
•
semplificano la codifica di fenomeni variabili
in modo
continuo
sulla superficie terrestre
•
sono perfettamente compatibili
con alcune fonti
di informazioni spaziali di “remote sensing”
(p.e. le
immagini satellitari)•
la struttura dei dati è
più
semplice•
l’analisi spaziale
può essere
implementata molto più semplicemente
•
No regole topologiche
•
rappresentano con grande precisione
oggetti discreti
(edifici, strade, confini di proprietà)
•
rappresentazione graficamente accurata
indipendentemente dalla scala di restituzione
•
sono perfettamente compatibili
con le rilevazioni
topografiche, fotogrammetriche e GPS
•
richiedono generalmente un minore spazio
di
archiviazione
sul disco•
modifiche ed aggiornamenti
parziali sono possibili più semplicemente
Vettoriale Raster:
GIS
SVANTAGGI
•
è
generalmente richiesto uno spazio maggiore
per
l’archiviazione dei dati•
è
impossibile ottenere una
rappresentazione accurata (indipendente dalla scala di restituzione e dalla risoluzione della griglia) di fenomeni discreti
•
le trasformazioni di proiezione
sono più
difficili
•
la struttura
dei dati è
più complessa (topologia)
•
l’analisi spaziale
è molto impegnativa per il calcolo e molto più
difficile da
implementare•
non molto compatibili con le tecniche di “remote sensing”
Vettoriale Raster:
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.
GIS
I Dati Geografici sono una rappresentazione schematizzata del mondo reale e sono caratterizzati da:
• una loro tipologia: vettoriale o raster
•una collocazione nello spazio (posizione geografica)
•dei propri Attributi
Informazione Geografica
GIS
Informazione geograficaL’informazione geografica gestita attraverso le tecnologie GIS può
essere 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
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)
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!!!!)
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
GIS
Attributi mod. raster
In un modello raster, di norma, l’informazione è
archiviata in tabelle che associano un valore ad ogni cella individuata tramite la sua posizione nella griglia
La tabella che descrive la griglia può essere messa in relazione con un’altra tabella che associa ad ogni valore numerico un valore descrittivo qualitativo testuale
GIS
Attributi mod. rasterDal punto di vista delle forme di codifica digitale, nei modelli raster l’informazione contenuta nelle celle può essere 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
GIS
Esempi floating point grids
DTM o DEM è, di norma, una floating
point grid organizzata in celle
che
contengono
un valore numerico
che
corrisponde
alla
quota media relativa
a ogni
singolo
pixel (ottenuta, di
norma,
per interpolazione punti
quotati
rilevati
da
fotogrammetria
e GPS)
l’uso
dei
valori
decimali
consente in questo caso la necessaria
precisione
informativa
per la rilevazione
dei
microrilievi
dei
suoli
pianeggianti
GIS
Esempi integer gridUna
griglia
di
USO DEL SUOLO (land cover), ottenuta
dall’elaborazione
di
rilevazioni
Remote Sensing (aerofotografia, fotografia
satellitare), è
una
integer
grid organizzata
in celle
che
contengono
un numero variabile
di
valori.
I valori numerici contenuti nelle celle corrispondono a variazioni qualitative dell’uso del suolo
che possono essere richiamate attraverso un collegamento a una tabella di decodifica
GIS
Esempi floating point gridsgriglia 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 cellai 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)
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
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
•
PendenzaAttraverso
l’impostazione
di operazioni
di
calcolo
applicate
alla sovrapposizione
dei
due
temi
è
possibile
derivare una
griglia
contenente
i
valori
di
assolazione
GIS
Attributi mod. vettoriale
In un modello vettoriale è, di norma, necessario utilizzare tabelle degli attributi distinte per classi
geometriche
diverse (punti, linee, aree, …)
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
GIS
Attributi mod. vettoriale
GIS
Gli Attributi mod. vettorialeAd ogni oggetto (feature rappresentato da punto, linea o poligono, pixel) corrisponde un solo record
(o riga) della tabella di un
databaseOgni record è
descritto attraverso valori attributo (numerici o
testuali) organizzati in una serie di campi tabellari, pertanto
ad ogni
oggetto
possono essere associati piu’
attributi (campi
o
colonne) che lo descrivono
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
su
determinate proprietà
degli
oggettiN.b.: Ciascuna
proprietà
è
descritta
attraverso
il
valore
contenuto
nel
campo
GIS
Gli attributi (tabelle)In una tabella valgono sempre le seguenti regole:•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 un
valore• 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
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.
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
GIS
QUERY
Le interrogazioni utilizzano gli operatori
logici comuni (“OR”, “AND”, “>”, “<“, “=“,
ecc….),
Permette di selezionare nel database geografico uno o più
oggetti tramite la definizione, da parte dell’operatore, di una serie di condizioni cui devono soddisfare gli oggetti da selezionare.
Il sistema legge la condizione richiesta, la valida dal punto sintattico e la esegue.
Gli oggetti selezionati sono evidenziati e resi disponibili per successive elaborazioni.
( [Nome] = "CAPANNOLI“or [Nome] = “BUTI )[area]>= 20 ha
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)
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)
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
GIS
Join M-1•
Nelle relazioni molti-a-
uno
a più
di un record della tabella contenente l’informazione geometrica corrisponde un solo record nella tabella esterna•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
GIS
JOINServe per unire 2 tabelle attraverso un campo comune contenente lo stesso valore
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
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
GIS
Relate
(es. strade e num. Civici)
GIS
Il GIS memorizza le informazioni geografiche attraverso strati separati rappresentati sullo schermo geometricamente da punti
linee o aree. I vari strati possono rappresentare:
•Strade •Costruzioni •Ferrovie •Fiumi e Laghi •Aree di uguale uso del suolo •Confini•Etc.
Come lavora un GIS
•Ad ogni elemento geografico corrisponde un attributo o elemento descrittivo che indica cosa rappresenta l'elemento spaziale, e la sua esatta posizione geografica espressa in coordinate.
GIS
I layers
= strati informativi
In un GIS, le informazioni georeferenziate
sono, di
norma, registrate sotto la forma di strati tematici relativi a gruppi omogenei di entità
geografiche o a
singoli fenomeni distribuiti in modo continuo sulla superficie terrestre
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)
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
GIS
CTR Regione Toscana
GIS
CTR Regione Toscana
CTR –
REGIONE TOSCANAComunicazioni101 STRADA ASFALTATA102
STRADA NON ASFALTATA/CAMPESTRE 103
MULATTIERA/SENTIERO….
Idrografia301
CORSO D'ACQUA RAPPRESENTABILE/FIUME/CANALE 302
CORSO D'ACQUA NON RAPPRESENTABILE 303
SCOLINA/CANALETTA IRRIGUA 304
COSTA LAGO/ISOLA LACUSTRE/ISOLA FLUVIALE ….
Toponomastica1001
CENTRO ISTAT O ASSIMILABILE 1002
NUCLEO ISTAT O ASSIMILABILE 1003
CASE SPARSE ISTAT O ASSIMILABILI …..
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
GIS
Confini
DTM
Stazioni
560000 580000 600000 620000 640000 660000 680000 700000 720000 740000 760000
4700000
4720000
4740000
4760000
4780000
4800000
4820000
4840000
4860000
4880000
4900000
4920000
GISDistribuzione 3D di Confini, Stazioni e Quote
GIS
Principali Operazioni GIS (mod. Vettoriale)
BUFFER
CLIP
DISSOLVE
MERGE
SELEZIONE GEOGRAFICA
OVERLAY TOPOLOGICO (UNIONE, INTERSEZIONE, IDENTITA’)
JOIN SPAZIALE
SUMMARIZE
GIS
BUFFER o Aree di Rispetto
per operazione di BUFFER si intende la creazione di un’area che si estende all’intorno di una primitiva geometrica (linea, punto e poligono) in modo tale che tutti i punti ricadenti nell’area siano ad una distanza minore di un certo valore prefissato.
Il valore delle distanza è
un parametro dell’operazione e può essere funzione di uno degli attributi dell’oggetto descritti dalla primitiva
Linee PuntiPoligoni
GIS
CLIPServe per tagliare una parte di un dato geografico utilizzandone
un
altro. Ad esempio tutti i boschi che ricadono in un determinato comune.N.B. il tema che si utilizza per il taglio deve essere POLIGONALE
GIS
DISSOLVEServe per eliminare i limiti o i nodi fra poligoni o linee adiacenti aventi lo stesso valore per un determinato attributo.
GIS
MERGEServe per creare un nuovo ed unico dato geografico a partire da 2 o più
dati geografici della stessa tipologia (poligono, linea
o punto).
GIS
SELEZIONE GEOGRAFICAServe per selezionare oggetti di un tema utilizzando oggetti di un altro tema.
ES. selezionare tutte le strade che attraversano il comune di Pomarance
GIS
1
432
ID Geo-cod
argall
roccsed
AA
14 3
2 5BB
AA
1 432
1
432
ID Slope
2010
3045
5 5
BB
CC12
id Id-A Id-BGeo-cod slope1 1 all 1022 2
22
2
1
11
1
3
33
3
4
44 4
4
44
3
5
5
10202020
2045
455
530
30
allall
all
argargrocc
rocc
sedsed
sedsed
56789
101112
CC
876
951
432 11
1012
OVERLAY TOPOLOGICO
I lati di ogni nuovo poligono sono le intersezioni tra i lati dei poligoni originari giacenti sui diversi layer.
Un Overlay
Topologico unisce i dati provenienti da strati tematici differenti creando un nuovo strato tematico con nuovi elementi e attributi combinati.
GIS
Le funzioni di overlay
sono state le prime ad essere implementate e rimangono ancora oggi le funzioni di base in questi sistemi. Concettualmente si tratta di funzionalità
molto semplici ma solamente una struttura dei dati completamente topologica
permette
di realizzarle in modo efficace. Infatti il risultato della sovrapposizione di diversi livelli informativi non deve essere solamente visuale, cioè
si possono vedere gli elementi
sovrapposti ma devono soprattutto essere a livello degli attributi, che devono essere riportati da un livello informativo all'altro.
OVERLAY TOPOLOGICO
GIS
Tipi di Overlay
TopologicoPUNTI & POLIGONI Il risulatato
èPUNTUALE: 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
èLINEARE: 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 èPOLIGONALE: la sovrapposizione può consistere in un’unione, un’intersezione
o un’identità
(ES. i poligoni della vegetazione prendono gli attributi relativi a quel comune)
GIS
UNIONE (Union)Esegue una operazione di overlay
topologico combinando tutti gli
elementi di entrambi gli strati poligonali. Il risultato è
l’unione esatta dei 2 strati poligonali
3 2
2
2 3
4 5
1
4 5
13121087
9
2
1617
15
63
11 14
Parte Grafica
# Attribute
POLIGONO 1
2
3
4
5
A
B
C
D
# Attribute
POLIGONO 2
2
3
102
103
Parte Tabellare# # #Attribute Attribute
POLIGONO 1POLIGONO UNIONE
234
56
78
910
1211
1314
151617
11 2
2233
32
4
445
55
111
2213
3
3
3
1
1
2
22
22
102
102
103103
102
102
102
102
102102
103103
A
B
A
A
C
D
B
B
CCD
D
POLIGONO 2
GIS
INTERSEZIONE (intersect)Esegue una operazione di overlay
topologico combinando gli elementi di
entrambi i temi poligonali presenti nell’area comune o di sovrapposizione.Ogni dato che risiede fuori dall’area comune viene cancellato dallo stato informativo di output
3 2
2
2 3
4 5
1
Parte Grafica
Parte Tabellare
# # #Attribute Attribute
POLIGONO 1POLIGONO INTERSECT
234
56
78
9
23
32
4
4
5
5
22
3
3
3
3
2
2 102
103
103
102102
102
103103
B
A
A
C
D
B
C
D
4 587
92
63
1
# Attribute
POLIGONO 1
2
3
4
5
A
B
C
D
# Attribute
POLIGONO 2
2
3
102
103
POLIGONO 2
GIS
IDENTITA’
(Identity)Esegue una operazione di overlay
topologico combinando quegli elementi di
entrambi i temi presenti all’interno dell’estensione geografica del tema di input.Ogni dato che risiede all’esterno dell’estensione del tema di input viene cancellato dallo stato informativo di output.Identity
è
l’unica operazione nella quale l’ordine delle coperture risulta
discriminante nell’output.
3 2
2
2 3
4 5
1
Parte Grafica
Parte Tabellare
# # #Attribute Attribute
POLIGONO 1POLIGONO IDENTITA’
234
56
78
910
121113
12233
32
4
445
5
5
2213
3
3
3
1
1
22 102
103103
102
102
102
103103
A
B
A
A
C
D
B
B
CCD
D
POLIGONO 2
4 5
13121087
9
2
63
11
1
# Attribute
POLIGONO 1
2
3
4
5
A
B
C
D
# Attribute
POLIGONO 2
2
3
102
103
GIS
JOIN SPAZIALEServe per assegnare a un tema valori di un altro tema in base a una relazione di tipo geografico.
GIS
SummarizeOperazione che permette di aggregare per
determinati valori di un campo
GIS
SEGMENTAZIONE DINAMICAE’
un modello dati che permette di assegnare attributi a qualsiasi
porzione
di un dato lineare indipendentemente dalla sua struttura topologica.
E’
la capacità
di associare diversi insiemi di attributi a qualsiasi segmento di un elemento geografico senza doverne cambiare la struttura fisica: posso quindi attribuire informazioni diverse a porzioni diverse di un arco senza dover spezzare fisicamente l’arco.
Permette quindi di rappresentare e gestire in maniera efficace delle informazioni associabili ad elementi geografici lineari.
Asfaltat o
Asfaltat o
Pavimentat o
Ad esempio i dati relativi ad un reticolo stradale
(pavimentazione, frequenza di incidenti,
limiti di velocità) possono essere associati allo
stesso grafo che rappresenta le strade.
GIS
La GeoreferenziazioneE’
un’operazione che consente di attribuire le corrette coordinate ad un
insieme di dati grafici.Un dato spaziale georeferenziato
è
un dato che è
riferito ad una
collocazione fisica sulla superficie terrestre attraverso delle coordinate relative a un sistema di riferimento geografico
#
#
#
#
GIS
•
Database
-
FASI DI TRATTAZIONE DEI DATIFASI DI TRATTAZIONE DEI DATI–
Immissione
–
Immagazzinamento e selezione–
Manipolazione e analisi
–
Visualizzazione e uscita
I DATI•
Topologia (relazione fra i dati
spaziali)
•Attributi
•
Localizzazione (coordinate geografiche)
GIS
I MetadatiDati sui Dati -
sono un insieme
strutturato di informazioni descrittive di un dataset
preparato da chi ha creato il dataset
stesso
Sono 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
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)
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”)
GIS
Principali Formati
Vettoriale
•ESRI coverage•ESRI shapefile•ESRI personal geodatabase
MapInfo
TabASCII (formato RT)
CAD (Autodesk dwg, Autodesk dxf)
Raster
ESRI GRIDASCII (grid)TiffJpgECWIMG
Geodatabase
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
GIS
Un dato geografico vettoriale di tipo shape file è formato da un insieme di file:
Regione_toscana.shp ->parte geograficaRegione_toscana.dbf -> attributi alfanumericiRegione_toscana.prj -> proiezione Regione_toscana.shp.xml -> metadati
Regione_toscana.shx ->indici spazialiRegione_toscana.aih -> indici spazialiRegione_toscana.ain -> indici spaziali
Indice campi alfanunmerici
Shapefile
(ESRI)
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)
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
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 workspace contiene una
subdirectory INFO che archivia i dati attributo per tutte le coverage
contenute
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
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
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
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
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
GIS
GRID (ESRI)Un GRID è
un dataset
di file organizzati in due directory
1.
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
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
GIS
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
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)
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)
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)
GIS
TECNICHE DI OVERLAY TOPOLOGICONei 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
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, …
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 …
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
…
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)
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
–
…
GIS
Tutti i pacchetti GIS generalmente permettono almeno 5 principali gruppi di operazioni:
INPUTGeoreferenziazioneEDITINGGESTIONE INTERROGAZIONE ED ANALISIVISUALIZZAZIONE
Sw
GIS cosa fanno
GIS
INPUT
Cartografia disegnata
Foto aerea
Immagine da scanner
Altri processi (tabelle, GPS,…)
GIS
EDITING
Variazioni di scala,
Correzione geometrica,
Proiezione,
Rototraslazione,
Map dissolve,
Map join,
etc.
GIS
INTERROGAZIONE E ANALISI
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
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
GIS
La struttura di ARCGIS
GIS
NOTIZIE GENERALI
•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)
PRODOTTI DESKTOP -
Licenze
PRODOTTI DESKTOP -
Moduli
•ArcMAP
•ArcCatalog
•ArcToolBox
GIS
•Coverage
•Shape file
•CAD: dwg, dxf
in sola visualizzazione
VETTORIALI
RASTER
•Grid
•Immagini (TIF, ecw, png, ..)
Formato dei dati Gestiti
Geodatabase
(insieme di dati geografici e relazioni)Personal Geodatabase (o File Geodatabase) Enterprise
Geodatabase:accesso lettura\scrittura
multiutente (con
ArcSde) formato: Oracle, Sql
server
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 (IBM's DB2 Universal Database, Informix
Dynamic
Server, Oracle, Microsoft SQL Server) capaci di gestire enormi quantità
di dati
GIS
ARC CATALOG
•Creazione e gestione dati geografici;
•Anteprima di dati geografici e tabellari;
•Ricercare dati;
•Conversione formato dei dati;
