1
SISTEMI INFORMATIVI
TERRITORIALI
Sistemi informativi territoriali
Dott.ssa M. Costantini
I Sistemi Informativi Territoriali
Sono strumenti di analisi e di decisione per l’acquisizione e la distribuzione dei dati, in grado di fornire informazioni finalizzate allo sfruttamento razionale delle risorse.
2
Sistemi informativi territoriali
È l'insieme delle apparecchiature, del software, delle applicazioni e delle persone che hanno il compito di acquisire, organizzare, elaborare e restituire i dati riguardanti un'organizzazione, al fine di mettere a disposizione dei responsabili delle decisioni operative tutte le informazioni necessarie per effettuare le migliori scelte possibili.
3
SISTEMA INFORMATIVO
SISTEMA INFORMATIVO TERRITORIALE
Sistema che contiene specifiche funzioni per acquisire, elaborare, gestire e restituire dati georiferiti.
GIS
GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM
Costituisce la componente informatica del SIT.
"...un potente insieme di strumenti utilizzati per raccogliere, memorizzare, richiamare, modificare e visualizzare dati spaziali”
- Burrough, (1986)
“...sistema informatico utilizzato per memorizzare e manipolare dati geografici” - Aronoff, (1989)
4
Sistemi informativi territoriali
La tecnologia GIS integra in un unico ambiente le operazioni legate all’uso di database (input, interrogazioni, analisi statistiche) con i benefici derivati dalla visualizzazione di mappe e dall’ analisi geografica.
Questa particolarità lo differenzia dagli altri sistemi informativi e fa di esso un potente strumento utilizzabile da molteplici utenti per pianificare gli eventi, prevedere evoluzioni e definire strategie di gestione territoriale.
5
Sistemi informativi territoriali
GIS
=
Sistema Informativo Geografico
È un insieme di strumenti concepito per archiviare, gestire ed analizzare elementi, eventi e fenomeni inerenti la superficie terrestre.
6
Sistemi informativi territoriali
• SISTEMA insieme di elementi che
interagiscono tra loro
• INFORMATIVO produce informazioni
(dati)
• GEOGRAFICO fa riferimento al territorio
(georeferenziati o georeferenziabili)
7
Sistemi informativi territoriali
É il contenitore delle informazioni territoriali che, opportunamente gestite, conducono alla realizzazione di mappe tematiche relative ai molteplici aspetti del territorio: mappe catastali, carte geoambientali, carte tecniche regionali, ecc.
Sistemi informativi territoriali
8
GIS
A COSA SERVONO I SIT? • I SIT risultano molto efficienti per affrontare i
problemi di governo del territorio. Il compito essenziale di ogni Sistema Informativo Territoriale consiste nel rendere il dato, precedentemente accertato e verificato, capace di fornire un messaggio significativo.
• L’informazione, per essere fruibile, deve essere accessibile e correttamente utilizzata, e di semplice comprensione per consentirne l’utilizzo per la soluzione dei diversi problemi territoriali.
Sistemi informativi territoriali
9
• I GIS supportano tutte le fasi di lavoro per trasformare il contenuto informativo dei dati territoriali in informazioni finalizzate alla rappresentazione del territorio e alla soluzione delle problematiche ad esso connesso.
Quindi costituiscono uno strumento per:
• l’acquisizione, la visualizzazione e l'aggiornamento d’informazioni provenienti da fonti diverse e localizzate geograficamente;
• frequenti passaggi fra differenti scale territoriali che definiscono un ambito d’intervento (Comune, Ente Parco, Provincia, Regione ecc.);
Sistemi informativi territoriali
10
A COSA SERVONO I GIS?
• l’elaborazione dei dati con programmi interni e applicativi esterni;
• l’estrazione dei dati per elaborazioni settoriali;
• l’elaborazione distribuita dei dati presso tutti gli uffici tecnici amministrativi distribuiti sul territorio;
• la presentazione cartacea del dato in forma di carte tematiche.
Sistemi informativi territoriali
11
• DATO: ciò che s’immagazzina nel database; registrazione della descrizione di una qualsiasi caratteristica della realtà che necessita tuttavia di un’interpretazione per produrre conoscenza.
• INFORMAZIONE: quello che si richiama dal database; risultato dell’interpretazione dei dati che comporta la variazione nel patrimonio conoscitivo del soggetto.
Sistemi informativi territoriali
12
DAL DATO ALL’INFORMAZIONE • Le principali fasi di lavoro del GIS per trasformare i dati in
informazione fruibile ai fini della risoluzione di un dato problema sono:
• Acquisizione dei dati
• Pre-elaborazione dei dati
• Gestione banche dati
• Analisi spaziale
• Generazione di informazioni
Sistemi informativi territoriali
13
NASCITA ED EVOLUZIONE DEL GIS “Computer technology is to the information age
what mechanization was to the industrial revolution” J. Naisbitt
• Anni ‘50/’60: avvento dell'era delle telecomunicazioni e inizio del processo di trasformazione della società. L'elettronica ed i computer hanno cambiato il modo di lavorare e di vivere. Stessa trasformazione nel campo delle scienze geografiche e cartografiche
14
Sistemi informativi territoriali
• 1969 Ian McHarg pubblica il libro "Design with Nature” e ipotizza l'uso della sovrapposizione di dati geografici strutturati in livelli informativi a singolo tematismo, al fine di realizzare carte di sintesi, utili alla pianificazione del territorio.
• Si sceglie di sperimentare l’uso degli elaboratori elettronici per le analisi geografiche, valutandone costi e benefici.
• Prime sperimentazioni ed applicazioni nel Nord America, dove nascono i SIT - Sistemi Informativi Territoriali .
15
Sistemi informativi territoriali
NASCITA ED EVOLUZIONE DEL GIS
Seconda metà degli anni ‘60: Howard Fisher fonda l’Harvard Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis, dove un nucleo di programmatori progetta e realizza un pacchetto software (SYMAP), che permette di elaborare dati geografici e di realizzare carte tematiche.
Anni ’70: l’Harvard Laboratory produce ODYSSEY, il primo vero software GIS commerciale che introduce il concetto di overlay mapping (sovrapposizione automatica di strati informativi).
Negli stessi anni R. Tomlinson persuade il Governo Canadese a realizzare il primo vero e proprio SIT denominato C.G.I.S. - Canada Geographic Information System.
16
Sistemi informativi territoriali
Anni ’80: compaiono sul mercato i primi software della famiglia GIS che aprono di fatto una nuova frontiera, che consente di associare funzionalmente cartografia informatizzata organizzata in strati tematici con la tecnologia dei database.
Sono gli anni della comparsa e dello sviluppo del personal computer, e nel nostro Paese dell’esperienza della costruzione delle CTR (Carte Tecniche Regionali), vere e proprie infrastrutture di conoscenza del territorio alle grandi scale
1:5 000 e 1:10 000, presupposto per lo sviluppo di innumerevoli esperienze di Sistemi informativi territoriali soprattutto a livello urbano.
Sistemi informativi territoriali
17
Anni ‘90: affermazione e della diffusione capillare della tecnologia GIS, non solo a livello della Pubblica Amministrazione ma anche nei comparti aziendali e degli studi professionali, che matura sul versante delle applicazioni dilagando pressoché in ogni settore connesso con l’analisi e la gestione del territorio.
È una fase cruciale in cui esplode l’ipermedialità in
rete con il WWW (World Wide Web) e che vede l’irresistibile integrazione della tecnologia GIS con le risorse provenienti dai sistemi di osservazione della terra da piattaforma aerea e satellitare e con quelli di posizionamento GPS (Global positioning system).
Sistemi informativi territoriali
18
Nello stesso tempo la crescente diffusione di dispositivi mobili ha reso possibile lo sviluppo di servizi basati sulla localizzazione (Location based services) Applicazioni per consentire l’accesso a servizi personalizzati in base alla posizione in cui si trova, attraverso un terminale mobile, ad esempio il cellulare.
• Es: fornire informazioni sui ristoranti in prossimità dell’utente o indicazioni per la navigazione servizi di emergenza e soccorso.
Sistemi informativi territoriali
19
Web GIS Si affaccia l’idea di un’informazione territoriale
strutturata diffusa in modo capillare. Internet, con lo sviluppo della tecnologia Web GIS, apre in concreto una nuova cultura geografica.
La cartografia, così come storicamente conosciuta e utilizzata, comincia a virare verso un sistema di informazioni geografiche gestite da risorse software specifiche sempre più diffuse e distribuibili via rete telematica.
Sistemi informativi territoriali
20
• La diffusione capillare presso gli enti locali, le Università ed i privati si sta avviando grazie alla disponibilità, ai costi contenuti di banche dati geografiche e di software GIS ed anche ad una politica di formazione sui SIT avviata dalle Università.
Sistemi informativi territoriali
21
1963
Canada
1967
USA
1969
ESRI
1985
GPS
1994
OpenGIS
1999
Gis_Day
> 1 milione di utenti abituali > 5 milioni di utenti casuali
2002
GIS
Sistema Informativo Geografico
hardware+ software + mappa + database
COMPONENTI DEL GIS
▪ l'hardware
▪ il software
▪ le procedure applicative
▪ database
▪ le persone
Sistemi informativi territoriali
23
DATABASE
• “ …un database è una raccolta unificata e informatizzata di dati, condivisa da utenti autorizzati con la capacità di controllare, definire, accedere a, recuperare, manipolare e presentare i suddetti dati al suo interno” - Worboys (1995)
• DBMS (DataBase Management System) è un pacchetto software per la costruzione e la gestione della base dati, in particolare permette memorizzazione, manipolazione, interrogazione integrata di tutti i dati che costituiscono la base dati.
Sistemi informativi territoriali
24
IL DATO GEOGRAFICO
• Un dato viene definito geografico quando può essere associato a un luogo sulla superficie terrestre mediante l’attribuzione di una coppia di coordinate (latitudine, longitudine).
• La banca dati geografica è costituita da un insieme di dati geografici e non, fra loro correlati, riferiti alla medesima area geografica e organizzati per uno scopo preciso.
Sistemi informativi territoriali
25
IL DATABASE
Dati vettoriali alfanumerici
• I GIS consentono l’elaborazione e l’analisi dei dati geografici, nella struttura vettoriale e raster.
• Il passaggio dei dati da un formato all'altro e viceversa,la possibilità di un uso integrato dei due formati viene effettuato utilizzando un’interfaccia semplice e intuitiva che consente di effettuare operazioni di analisi, elaborazione e interrogazione; consente di organizzare i due formati in strutture omogenee di archivi, le cui componenti descrittive associate sono gestite attraverso l'uso di un comune data base relazionale.
Sistemi informativi territoriali
27
È una immagine definita da una matrice di celle o pixel distribuite su righe
e colonne. Il territorio viene suddiviso secondo un reticolato ortogonale
regolare (griglia).
La loro unità fondamentale è il pixel (contrazione della locuzione inglese picture element) si indica ciascuno degli elementi puntiformi che compongono la rappresentazione di una immagine raster digitale. A ciascun pixel è associato un attributo che definisce le caratteristiche dell'elemento rappresentato. Ad esempio in un modello digitale di elevazione a ciascun pixel è associato il valore della quota sul livello del mare in quel punto.
DATO RASTER
DATO RASTER
• Un dato raster non è collegato a nessun tipo di
informazione tabellare
• Un raster è adatto per descrivere fenomeni
continui nello spazio (per esempio: distribuzione
di inquinanti, quota, ecc..)
• Un dato raster può servire come riferimento per
l’acquisizione di dati vettoriali
Sistemi informativi territoriali
29
DATI RASTER….
• Fotografie aeree
• Immagini da satellite
• Rasterizzati da dati vettoriali
• Scannerizzati da foto
Sistemi informativi territoriali
30
DATO VETTORIALE
I dati vettoriali archiviano e gestiscono primitive
geometriche.
Un dato vettoriale è sempre costituito da due
componenti collegate tra loro in maniera dinamica:
componente geografica - indica la forma
geometrica di ciascun elemento
componente tabellare - contiene tutti gli
attributi (in forma alfanumerica) che descrivono le
caratteristiche di ciascun elemento geometrico
Sistemi informativi territoriali
31
DATI VETTORIALI….
• Foto aeree
• Raccolti dai ricevitori GPS
• Digitalizzati da mappe cartacee che sono state preventivamente scannerizzate e georeferenziate
• Disegnati digitalizzando direttamente a schermo sulla base topografica
• Isoipse derivate da triangolazione
• Riprodotti da rilevamenti sul terreno
• Importati da file di scambio vettoriali da AutoCAD (formato *.dxf)
Sistemi informativi territoriali
32
DATI VETTORIALI:
PUNTI: definiti da una coppia di coordinate x,y
LINEE: insieme di punti definiti da serie di coordinate x,y
POLIGONI: insieme di punti definiti da più coppie di coordinate x,y dove la prima e l’ultima coppia di coordinate sono uguali
x,y
x,y
x,y
Località, monumenti, eventi, etc.
Reti viarie, reticoli idrografici, impianti, curve di livello, etc.
Regioni, province, edifici, particelle catastali, etc.
Al dato vettoriale viene associato un DATO ALFANUMERICO: un ulteriore informazione numerica o testuale che carica il semplice dato vettoriale di attributi. Dati vettoriali e dati alfanumerici vengono organizzati in
TABELLE a loro volta organizzate nel database.
Ogni linea della tabella (record) rappresenta un oggetto o dato vettoriale (punto, linea o poligono, quindi una città, un fiume, una regione, etc.) con una sua precisa collocazione spaziale
TABELLA
Ogni colonna rappresenta un dato alfanumerico che ci informa su un particolare attributo (nome, tipologia, estensione, lunghezza, abitanti, qualificazione, etc.) dell’oggetto georerenziato
RAPPRESENTAZIONE DATI VETTORIALI
Dato puntuale
Dato lineare
Nodes
Vertices
Dato poligonale
Ogni tabella è la struttura portante di un TEMA, cioè di
uno “strato informativo”
Lo strato informativo è l'insieme degli elementi omogenei che
compongono una mappa, come per esempio strade, corsi
d'acqua, foreste, ecc.
insediamenti
viabilità
idrografia
pendenze
MAPPA
Sistemi informativi territoriali
39
Tutti gli strati informativi (e
quindi tutti gli oggetti presenti
nelle tabelle) sono
GEOREFERENZIATI e ciò
permette la sovrapposizione dei
livelli informativi, quindi di
effettuare operazioni di analisi e
di costruzione di mappe
tematiche.
GEOREFERENZIARE
• Il termine geo-referenziare indica l’operazione di ubicare sulla superficie terrestre un oggetto del mondo reale (città, monumento, regione, ecc.) o un evento (incendio, frana, convegno, ecc.)
• La posizione può essere descritta attraverso
1. un sistema di riferimento spaziale: funzione che associa un valore (posizione) ad un luogo;
2. una coppia di coordinate( es: Duomo di Rovato: lat 45°.532062, lon 10°.021547
Sistemi informativi territoriali
40
APPLICAZIONI Un SIT è generalmente progettato per contenere dati
ed applicazioni in funzione di specifiche esigenze dell'utente. Infatti, i SIT possono essere usati in svariate applicazioni.
In agricoltura: per stimare le colture stagionali (generando le carte tematiche digitali della copertura agricola dalle immagini da satellite.
Nella Protezione Civile: per studiare la vulnerabilità degli acquiferi sotterranei (attraverso l’uso di modelli geografici che integrano i dati relativi alle falde sotterranee, agli aspetti geologici e all'uso del suolo) o per simulare eventi catastrofici.
41
Sistemi informativi territoriali
Enti di tutela ambientali: per pianificare e definire confini di aree di interesse naturalistico da porre sotto protezione; monitorare geograficamente l'inquinamento dell'aria, delle risorse idriche, del mare e della terra;
Nelle amministrazioni comunali: per realizzare e gestire il Piano Regolatore, le varianti ed i piani attuativi;
Nel settore dei trasporti e della mobilità: per controllare le flotte di mezzi sul territorio, visualizzare in ogni istante la localizzazione geografica di un mezzo; analizzare i percorsi ottimali in funzione di varie impedenze quali la distanza, il traffico, la pendenza ecc.
Sistemi informativi territoriali
42