Il GIS per tutti: Mappare e comprendere il territorio...

Il GIS per tutti:Mappare e comprendere ilterritoriolombardo

Corso Capacity 2015

Corso Capacity 2015- Matteo Dell’Acqua

Perchè siamo qui?

• Il territorio è PREZIOSO. Deve essere tutelato, ma prima di tutto compreso

• Sono necessari sistemi per formalizzare e condividere le vostre competenze e passioni

In che modo un sistema GIS risponde a queste esigenze?


Un Geographic information system (acronimo: GIS) è un sistema progettato per ricevere, immagazzinare, analizzare e rappresentare dati di tipo geografico.

Ovvero?Il GIS È UNA RAPPRESENTAZIONE VIRTUALE DEL MONDO

…è CARTOGRAFIA INFORMATICA


Tutto cioè che esiste ha una localizzazione nello spazio

DOVE COSTRUIAMO UN OSPEDALE?


Oppure un acquedotto in Casamance


la Gazzetta dello Sport inaugura il corso capacity2015


Sopra, una mappa; sotto un database

• Estensione illimitata• Definizione illimitata• Condivisione immediata• Potenza di calcolo


GIS

Procedure

Dati

Hardware

SoftwarePersone


Prima parte: le mappe


Rappresentare il mondo è sempre stata unanecessità

Serve a condividere scoperte, a soddisfare curiosità, a permettere ad altri di ripercorrere strade già

percorse, orientarsi

Lascaux, 16000 anni fa

Ga-Sur, 4500 anni fa


Le cose si complicano, l’esplorazione estende l’orizzonte e richiede dettagli


Ora, il problema che ci si pone è di COMErappresentare il mondo

Finchè il mondoera piatto, nessunproblema: bastavaun cerchio su un foglio


Ma il mondo è sferico, e la cosa potrebbeessere più complicate di come sembra

Rappresentare il mondo su una carta richiede iltrasportare un geometria non-euclidea su di un piano


La cosa più facile sarebbe rappresentaretutto su un mappamondo

Un mappamondorispetta la geometriadella terra

E allora perchè usiamocarte geografiche?


...perchè le mappe sono uno strumento per rendere fruibile l’informazione geografica

definiamo una carta geografica:

una rappresentazione ridotta,simbolica e piana della superficie

terrestre


Se si vuole tenerla su una scrivania, o portarsela su una nave, una carta non puòrappresentare il mondo così come è

il grado di riduzione di una carta rispetto allarealtà è espresso dalla scala

Ovvero, la proporzione fra le distanze misurate sullamappa e le distanze reali (indica implicitamente la precisione e il grado massimo di dettaglio raggiungibile)

Una carta è ridotta


la troverete in 2 formati

• Formato grafico• Formato frazionale

1:211200


La distanza sulle mappe (mappamondo o no) si calcola con una proporzione

1:scala = distanza cartografica:distanza reale

Quindi distanza cartografica = distanza reale / scala

Quindi i problemi del mappamondo sono almenodue:• È poco fruibile...• È limitato a scale piccolissime


più grande il denominatore, più la scala si dice piccola.

scala piccola -> mappa poco definita (zoom piccolo)scala grande -> mappa definita (zoom grande)

Il mappamondo tipicamente ha una scala inferiore a 1:50.000.000

ovvero un centimetro sul mappamondo corrisponde a 500 Km reali

da questo ovviamente deriva una certa approssimazione...


Una carta è simbolica

l’approssimazione causata dalla scala ha delle conseguenze sugli oggetti che stiamo osservando

la loro rappresentazione è affidata a simboli (convenzionali o meno) che ne trasportino il valore semantico


Un foglio (o uno schermo), per quanto grande, che rappresenti una porzione di spazio che ci interessa

Infine, una carta è piana

e trasportare un globo su un piano non è banale come può sembrare


La prima cosa da fare è metterci d’accordo sul come farlo


I sistemi di coordinate


Un Sistema di coordinate è un criterio usato per descrivereuna proprietà spaziale relativa ad un centro

Lo usano i GPS. Molto complesso

Il più classico e comodo, basatosu angoli

Un sistema di coordinate piane


Le coordinate sferiche


La prima cosa da fare è metterci d’accordosulla forma della terra

La terra non è ESATTAMENTE sferica. Anzi, è piuttosto irregolare


Ci sono irregolarità gravitazionali (montagne, fondali oceanici) chefanno sì che quello che consideriamo il nostro livello 0 (il livello del mare, che disegna il cosiddetto geoide) in realtà abbia delle fluttazionidi centinaia di metri

Siccome non vogliamo complicarci troppo la vita, di solitoanzichè il geoide si utilizza la sua approssimazione, l’elissoide

Ovvero, il DATUM


Il DATUM geografico è l’approssimazione dellaforma della terra

...e può essere approssimato in diversi modi

Ancora una volta dipende dal nostrointeresse, e dal grado di imprecisione chetolleriamo


Il Datum che si utilizza di solito e di cui sentirete molto

parlare è il cosìddetto WGS84

È lo standard, usato dai GPS. È il datum che si riferisce alla posizione deicontintenti nel 1984 (perchè nel frattempo si sono spostati…)


Wegener, 1915 (un meteorologo)

• Profili dei continenti• Direzione catene

montuose• Prove geologiche• Residui glaciali• Prove fossili

Regola generale: il movimento deicontinenti avviene alla velocità dellacrescita delle unghie (in UK lat e loncambiano di circa 2.5 cm/anno)


Davvero vale la pena di complicarsi così la vita per qualche centimetro?

…Per qualcuno sì!

I sistemi di proiezione sono classificati con il Sistema EPSG, che sta per European Petroleum Survey Group

WGS84 / EPSG:4327Monte Mario / EPSG:4806ED50 / EPSG:4230….


Le coordinate sferiche(o geografiche) si basano

quindi su un DATUM e riportanole posizioni in:

• Latitudine: angolo che la verticale di un punto forma con l’equatore

• Longitudine: angolo che la verticale di un punto forma con il meridiano di riferimento


Dall’incrocio delle due si può definire qualunquepunto sulla superficie terrestre

Latitudine e Longitudine insieme formano una rete cheabbraccia la terra


La latitudine è basata sui PARALLELI (perchè sono parallelitra loro)• ce ne sono 180: 90 nell’emisfero australe e 90 in quello

boreale

La longitudine è basta sui MERIDIANI (da meridianus, mezzogiorno)• ce ne sono 360: 180 ovest e 180 est

lat e lon si esprimono in gradi (360°), minuti (60’) e secondi (60”) formato DMS

ogni tanto si possono trovare in decimalila regola generale per la conversione è

gradi decimali = gradi + min/60 + sec/3600


Ad esempio, in questo momento ci troviamo a• 45° 29’ 58.6” N• 9° 13’ 34.2” E

La regola (grezza) di conversione è:1° di latitudine sono 110.54 Km1° di longitudine sono 111.320 Km * cos(latitudine)


messaggi importanti

• La terra non è rotonda! (ma nemmeno piatta)

• Sono stati fatti molti sforzi per modellarne la forma: potreteincontrare modelli diversi (e questo può essere problematico)

• EPSG è la sigla UNIVOCA che caratterizza le diverse proiezioni. L’importante è informarsi circa la sua esistenza

• Latitudine e Longitudine sono i sistemi più utilizzati

• La “problematicità” che affronteremo dipende dal grado di precisione che intendiamo avere (davvero ci importano i centimetriquando vogliamo mappare una strada? E quando vogliamo mappereun albero?)

Satellite GOCE:La terra è più che altro

un tubero spaziale


Le coordinate piane


Le coordinate piane sonoutili a rappresentare con grande precisioneporzioni di spazio limitateda coppie di coordinate numeriche


Vantaggi delle coordinate proiettate:

• Le lunghezze, angoli e aree sono costanti lungo le due dimensioni

• Il sistema permette di osservare una geometria non-euclidea su di un piano (una mappa, o uno schermo)

Una volta che si siamo accordati sulla forma dellaterra, possiamo PROIETTARLA su di un piano

Sulla superficie di una sfera due retteparallele si incontrano, gli angoli interni di un triangolo non sommano 180° e via dicendo


Bisogna immaginare una proiezione, come nelle ombre cinesi. Al centrodell terra cè una lampadina, ed icontinenti sono opachi

Che forma avrannoproiettati su unoschermo?Dipende dallo schermo!


Ci sono 3 tipi principali di proiezioni

Conica

Cilindrica

Azimutale(planare)


NON esiste la mappa perfetta…Esistono mappe:

Isogoniche(angoli)

Equivalenti(forme)

Equidistanti(distanze)


Tipiche deformazionida proiezione


La proiezione più diffusa è quella del Mercatore,Chiamata anche UTM (Universal Transverse Mercator)

Ha una distorsione di 0.9996 lungo il meridiano centrale di ciascuna zona


L’UTM nasce nel 1947 quando l’esercito americano ha bisogno di esprimere coordinate rettangolari a scala grande

Ciascuna fascia copre 6 gradi longitudine (ce ne sono 60)

Le coordinate si esprimono in metri dal meridiano centraledella fascia (Easting) e dall’equatore (Northing)


Al meridiano centrale è assegnato il valoreabritrario di 500,000 m

499,999 m 500,001 m


L’Italia è coperta dalle fasce 32,33,34


mE 517,669mN 5,038,478Fuso 32NParcella T

Nel nostro caso (sede di Legambiente) ci troviamo a:

In pratica a 17 Km a EST del merdiano centrale e a 5000 Km dal’equatore

E’ chiaro che in questo sistema diventa molto piùsemplice misurare le distanze, gli angoli, le aree


Qui si tratta di rappresentare la posizione degli oggetticon precisione nell’ordine di metri.

Stiamo partendo da MIGLIAIA di Km e stiamoproponendoci di rappresentare su una mappa un albero, una risorsa mineraria, una strada


Coordinate sferiche

Coordinate proiettate


Un oggetto è sempre se stesso, con qualunqueproiezione lo si raffiguri (basta sapere quale deformazione applichiamo)

Quando mettiamo insieme oggetti diversi però, le loro relazionipossono essere deformate (e questo è male!)


messaggi importanti

• Esistono mappe non proiettate e mappe proiettate

• I sistemi proiettati sono un’approssimazione necessaria a rappresentare il mondo a scale grandi

• I dettagli possono diventare importanti, dipende dall’obiettivoche ci si pone

• Non è tanto importante usare un sistema di coordinate piuttosto che un altro, quanto accertarsi che tutti i sistemi di proiezione all’interno di una mappa siano coerenti

• Le mappe sono solo strumenti: non ne esistono di giuste o sbagliate, ne esistono di adatte o inadatte

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