Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici (GIS): tipologia dei dati

Docente: Mauro Giovanni

Università di Trieste

• I dati grafici sono una rappresentazione del mondo reale, un modello

• I dati grafici sono il collegamento diretto fra il territorio e le informazioni su di esso

• I dati hanno una posizione, un momento di acquisizione e delle informazioni collegate (attributi)

Modelli discreti e continui

• Due modelli per rappresentare mondo reale • Discreto: gli elementi geografici hanno confini

ben definiti a tutti gli ingrandimenti • Città, Fiumi, Strade, Circoscrizioni comunali, Edifici

• Possono essere messi in categorie (classi) • Montagne/Colline, Fiumi/Torrenti

• Continuo: elementi geografici con confini poco precisi

• Altitudine o temperatura in un certo territorio

• Le superfici sono costituite da attributi, frutto di misurazioni, che variano in modo continuo

LAYERS

FORMATO

VETTORIALE

ELEMENTI TERRITORIALI (DATI GEOREFERENZIABILI)

FORMATO

RASTER

Discreto/Continuo - Vettoriale/Raster

• Modello Continuo o Discreto: si tratta di un modo concettuale di pensare le caratteristiche geografiche dei dati

• Esiste una relazione fra • Strutture Raster e caratteristiche

territoriali che variano in modo continuo

• Strutture vettoriali e oggetti territoriali discreti

• Il modello Vettoriale e quello Raster possono registrare e gestire le caratteristiche discrete o continue dei dati geografici

Raster & Vector

Raster

Vettoriale e Raster

Mappe vettoriali da immagini Equivalente Raster

Modello vettoriale

Images from Venigalla

Modello vettoriale

• I dati vettoriali:

• Hanno grandezza e direzione

• Gli elementi sono rappresentati da punti, linee e poligoni

• Sono registrati in una struttura spaziale basata su coordinate

Vantaggi del modello vettoriale

• Alta risoluzione

• Funziona meglio per produrre le carte geografiche

• Può memorizzare facilmente attributi (elementi discreti)

• Funziona bene per disegnare reti (gestisce bene la Topologia)

• I file vettoriali occupano poca memoria

• I confini degli elementi geografici sono disegnati in modo più accurato rispetto al raster

Svantaggi del modello vettoriale

• Le strutture dei dati possono essere complesse

• Molto lavoro di CPU per elaborarli

• Inserire dati è costoso e lungo

• Problemi connessi alla qualità del dato (es.: “overlap” e “sliver”)

Sliver

Overlap

Modello dati Raster

• Il mondo è strutturato in celle utilizzando una griglia

• Valori e attributi sono assegnati a ciascuna cella

Vantaggi del modello Raster

• Struttura dati semplice

• Gli attributi numerici di ogni pixel sono più facili da elaborare rispetto a strutture vettoriali complesse

• Le analisi spaziali sono spesso più semplici

• La sovrapposizione di dati vettoriali su basi raster permette analisi visive veloci

• Funziona meglio per rappresentare superfici continue

• Es.: DEM

DEM – Digital Elevation Model

Svantaggi del modello Raster

• Necessita di molta memoria di massa

• La risoluzione spaziale può essere scarsa a certi ingrandimenti, ovvero se l'ampiezza delle celle della griglia non è appropriata per lo studio

• E' difficile lavorare con le reti perchè i confini degli elementi lineari non sono evidenti come nel modello discreto

• Gli attributi del vari pixel possono essere più difficili da interpretare

• Problema dei pixel misti

• Si può attribuire sono un attributo per pixel

Problema dei pixel misti nel mod. Raster

Come ottenere i dati nei due modelli

Vettoriale

• Digitalizzazione

• GPS

• Download dei dati via internet o un server GIS

Raster

Satelliti- LANDSAT, IKONOS, SPOT, ecc.

Foto aeree

Radar

Immagini scansionate

Digital Raster Graphs (Carte topografiche scansionate)

Modelli vettoriali e raster complementari –non in

competizione

Modelli Vettoriale e Raster

Conversioni

Modello Raster non è preciso come il vettoriale

Crea delle sovrapposizioni

Raster to Vector

Georiferire e Geocodificare

• Georiferire: registrare un modello geografico (Vettoriale o Raster) in un sistema di coordinate

• Geocodificare: permette di attribuire a una posizione codici spaziali quali ISTAT, CAP, Indirizzo, ecc.

Sistema di Riferimento - SR

Si può definire come una struttura che permette di

esprimere in termini numerici la posizione di

punti della superficie fisica della Terra.

Si tratta di costruire quello che tecnicamente è

conosciuto come datum geodetico.

L’operazione con cui si esprime la posizione di un

punto o di un oggetto qualsiasi, mediante opportune

coordinate in un assegnato datum, prende il nome di

georeferenziazione.

ATTRIBUTI

(DATI NON GRAFICI)

DATI

• ESPRESSI IN MODALITA’ NON GEOREFERENZIATA

• COLLEGABILI AD UN ELEMENTO GEOREFERENZIATO

INFORMAZIONI ADDIZIONALI

PER UN DETERMINATO ELEMENTO

GEOREFERENZIATO

• UNICO DATO SPAZIALE = PLURALITA’ DI ATTRIBUTI

INFORMAZIONI ADDIZIONALI

PER UN DETERMINATO ELEMENTO

GEOREFERENZIATO

STRUTTURA DEI DATI SPAZIALI

IN FORMATO RASTER

GRIGLIA CELLE 1 DI AMPIEZZA UNIFORME

2 DI DIMENSIONE (Swath)

VARIABILE

ESTENSIONE DELL’AREA

RISOLUZIONE DEI

DATI GRAFICI

ESTENSIONE

RISOLUZIONE

CELLE 3 CONTRADDISTINTE DALL’ATTRIBUZIONE

DI UN DETERMINATO VALORE

4 IDENTIFICATE DAL SISTEMA COME ELEMENTI

UNITARI, NON RIPARTIBILI

(UNITA’ MINIME DEL FORMATO RASTER)

VALORE = NUMERO

NUMERO = CARATTERISTICA DEL TERRITORIO

NUMERO = INTENSITA’ DI UN FENOMENO

ATTRIBUTO/ATTRIBUTI

INSERITO/I NEL DATABASE DIFFICOLTA’ DEL

VALORE DI ATTRIBUZIONE

Software GIS

Open source

• Grass GIS

• Quantum GIS

• gvSIG

• Saga GIS

• Kosmo

• Opticks

• ….

GIS Proprietari

• ArcGIS

• MapInfo

• Geomedia

• Idrisi

• ERDAS Imagine

• ……

http://gisgeography.com/qgis-arcgis-differences/

Interfaccia grafica – ArcMap (ArcGIS)

Interfaccia grafica – ERDAS

Imagine

SAGA – Per le immagini satellitari

Interfaccia grafica SAGA

Quantum GIS basics • Programma open source, libero e gratuito,

facilmente installabile • Programma in continua evoluzione, installabile su

MacOS, Windows, Linux, Unix e Android, rilasciato con licenza GNU General Public License

• In grado di supportare dati vettoriali, raster, diversi database

• Sito di riferimento. www.qgis.org • Ampissima documentazione di supporto presente

in rete. Ad esempio Ujaval Gandhi ha sviluppato un bellissimo tutorial free: http://www.qgistutorials.com/it/

http://www.qgis.org/it/site/

Quantum GIS

Breve storia di Quantum GIS

• Progetto nato nel 2002, dalla necessità di avere un potente visualizzatore GIS per Linux. Ideatore Gary Sherman.

• È un progetto ufficiale della Open Source Geospatial Foundation (OSGeo)

• La prima versione, che supportava solo layer PostGIS: 19 luglio 2002 (versione poco funzionante)

• Versione attualmente disponibile: Quantum GIS versione QGIS 2.14 “Essen” (marzo 2015)

• Nomi di alcune versioni precedenti: 1.4“Enceladus”; 1.6 “Copiapo”; 1.7 “Wroclaw”; 1.8 “Lisboa”; 2.4 ‘Chugiak’; 2.8.0 “Wien”

Installazione • Sito da cui eseguire il download

http://www.qgis.org/it/site/forusers/download.html

Interfaccia grafica

AREA DI MAPPA

Pannello dei Layers Barre degli strumenti

Sistema di coordinate

Scala

Barra di Stato

Creare una mappa con dati vettoriali

• QGis gestisce numerosi formati vettoriali e raster. Il più comune dato vettoriale è sicuramente SHP – Shape ESRI.

Creare una mappa con dati vettoriali

• I files in formato SHP sono in realtà un insieme di files

• SHP: contiene le informazioni grafiche

• DBF: contiene i dati relativi ad ogni elemento grafico (identificativo, tipologia, attributi vari)

• SHX: è un file indice che collega SHP e DBF

• PRJ: contiene le informazioni sul sistema di coordinate

Altri formati di dati vettoriali

• dwg e dgn: ambiente CAD (formato binario)

• dxf (drawing Exchange file): formato di interscambio (formato ascii)

• ntf (National transfer file): catasto italiano (formato binario)

• map: ambiente MapInfo

• fcn (file cartografico numerico): Files di enti regionali (ad esempio regione FVG)

• kml: ambiente Google Earth

• WMS: Web Map Service offerto da Enti pubblici o privati

• ……………..

Fonte dei dati???

• Dati vettoriali – ISTAT

– Geoportali delle Regioni

– OpenStreetMap

– …..

• Dati Raster – Glovis USGS

– Disponibilità delle ortofoto regionali

– ………

Fonte dei dati???

Basi territoriali: http://www.istat.it/it/strumenti/territorio-e-cartografia

Basi dati ISTAT

Caricare dati vettoriali: SHP

Percorso: Layer-> Aggiungi vettore O Icona da Barra degli Strumenti “Gestione Layer”

Vettoriale

Raster

PostGIS

WMS

ESERCIZIO

Inserire i seguenti file: 1. Confini amministrativi Regione “REG2011_WGS84.shp”

2. Vecchi e nuovi confini Provinciali “PROV2011_WGS84shp”

3. Confini amministrativi Comunali “COM2011_WGS84.shp”

4. ‘Spegnere’ / ‘Accendere’ i singoli file .shp

Aggiungi nuovo shp

Rimuovi GPS

Fonte dei dati???

Basi territoriali: http://www.istat.it/it/strumenti/territorio-e-cartografia

Basi dati ISTAT