Sistemi Informativi Territoriali (SIT) Introduzione · su un piano (le carte geografiche) un...

Dipartimento di architettura di Firenze Corso di analisi del territorio e degli insediamenti

Iacopo Zetti

ANALISI DEL TERRITORIO E DEGLI INSEDIAMENTI

Sistemi Informativi Territoriali (SIT)Introduzione

Iacopo Zetti


Iacopo Zetti

Definizioni

Mogorovich (1988) ha definito il SIT: "Il complesso di uomini, strumenti e procedure (spesso informali) che permettono l'acquisizione e la distribuzione dei dati nell'ambito dell'organizzazione e che li rendono disponibili nel momento in cui sono richiesti a chi ne ha la necessità per svolgere una qualsivoglia attività"

Secondo la definizione di Burrough (1986) il GIS è composto da una serie di strumenti software per acquisire, memorizzare, estrarre, trasformare e visualizzare dati spaziali dal mondo reale. Si tratta di un sistema informatico in grado di produrre, gestire e analizzare dati spaziali associando a ciascun elemento geografico una o più descrizioni alfanumeriche.

Il sistema informativo geografico o GIS può essere visto come una forma di DBMS (Database Management System, Sistema di Gestione di basi di dati), in grado di gestire dati geografici.


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Definizioni

Sebbene in Italia sia uso comune utilizzare indistintamente i termini GIS e SIT molti autori sono concordi nel ritenere che le due definizioni non coincidano. Il SIT può essere inteso come l'insieme dei dati geografici organizzati per un relativo territorio, mentre il GIS è il mezzo in grado di accedere, visualizzare e modificare tali dati.

G.I.S. S.I.T.

geographic information system sistema informativo territoriale


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Appunti di storia

I GIS nascono negli anni ’80 dall’integrazione di due sistemi informatici:● i sistemi di gestione delle banche dati alfanumeriche (DBMS: Database Management Systems)● i sistemi di trattamento di informazioni grafiche (CAD: Computer Aided Design)

Nel 1969 Ian McHarg sperimentò una metodologia di analisi spaziale basata sulla comparazione di dati tematici e sulla costruzione di cartografia di sintesi.

McHarg utilizzò la sovrapposizione di dati geografici strutturati in livelli informativi distinti per ottenere carte di sintesi utili per la pianificazione delle risorse naturali e per la gestione dei processi decisionali


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Appunti di storia


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Elementi del sistema

Il software ● gestione cartografia● analisi ed elaborazione● gestione dati● comunicazione

Le attrezzature

● per il rilievo dei dati● per il rilievo cartografico e degli oggetti● per la gestione del sistema● per la diffusione dei dati

Le procedure

● organizzazione dei flussi di lavoro● organizzazione delle gerarchie● ecc.

Le reti

I dati

Le persone


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Le informazioni che vogliamo

Posizione di un oggetto nello spazio geografico

Informazioni geometriche su ognuno degli oggetti

Informazioni topologiche

Informazioni associate agli oggetti geografici

l'80% dell'informazione contiene una componente spaziale


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La posizione degli oggetti nello spazio

Una proiezione cartografica è il risultato di trasformazioni geometriche, matematiche o empiriche di punti geografici espressi in coordinate geografiche in punti espressi in coordinate cartesiane.

Le proiezioni vengono usate in cartografia per rappresentare su un piano (le carte geografiche) un fenomeno che nella realtà esiste sulla superficie della sfera.

La cartografia digitale, così come la cartografia tradizionale, rappresenta la superficie della terra in uno spazio bidimensionale.

Gli oggetti cartografati sono dunque rappresentabili in uno spazio a 2 dimensioni grazie a calcoli matematici, la loro rappresentazione dipende da molti fattori, fra cui il sistema di proiezione


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Posizione degli oggetti nello spazio

prospettiche coniche cilindriche

per proiezione diretta per sviluppo

centrografica stereografica scenografica ortografica


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Le cartografie non si caratterizzano solo per sistema di proiezione, gli studi di geodesia si basano infatti su modelli matematici: ellissoidi e geoidi.

Nelle misurazioni della superficie terrestre gli elementi che caratterizzano i modelli utilizzati vengono definiti dal datum



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Il datum definisce la dimensione e la forma della terra, l'origine e l'orientamento del sistema di coordinate utilizzato nelle operazioni di realizzazione della cartografia.Centinaia di differenti data sono stati utilizzati per descrivere la posizione degli oggetti a partire dalla prima stima della dimensione della terra operata da Aristotele. I data si sono evoluti da quelli che descrivevano la terra come una sfera a modelli ellissoidali derivati dalle misurazioni da satellite.

Datum è il riferimento da cui le misurazioni vengono effettuate In geodesia il datum è il punto sulla superficie terrestre base per le misurazioni, è anche il modello matematico della superficie terrestre a lui associato ed utilizzato per computare le posizioni.



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Se proviamo a mantenere fisse le coordinate di un punto, ma a modificare il datum il punto “si sposta” sulla superficie terrestre.



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La proiezione di GaussBoaga è una proiezione cartografica ideata da Giovanni Boaga che la derivò dalla proiezione di Gauss. Si tratta pertanto di una rappresentazione conforme di Gauss. È caratterizzata dalle seguenti condizioni di base:

• il meridiano centrale della zona da cartografare e l'equatore si rappresentino in rette

• le distanze siano conservate lungo il meridiano centrale;

• la carta sia conforme.

È una pseudocilindrica inversa; può essere ottenuta per inversione dalla proiezione di Mercatore e per questo è detta anche rappresentazione inversa (o trasversa, secondo la dizione americana) di Mercatore.



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Se cambiamo sistema di proiezione cosa cambia?



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Equidistante conica



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Equidistante cilindrica



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Equivalente cilindrica



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Stereografica polare sud



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Policonica



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Sinusoidale



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L'elenco dei possibili data è molto lungo:http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/datum/datum_f.html

L'uso di una corretta impostazione di sistema di proiezione e datum è particolarmente importante nell'utilizzo e nella costruzione di un sistema informativo territoriale

La Toscana in gaussboaga est ed ovest

http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/datum/datum_f.html


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Gli “oggetti” nella cartografiaLe informazioni relative ali oggetti spaziali possono essere restituite grazie a due sistemi sostanzialmente diversi:

● modelli vettoriali (punti, linee, poligoni)● modelli a griglia (insieme di celle)

In un modello vettoriale l’informazione spaziale è basata su punti individuati e sulle loro coordinateNei modelli di dati vettoriali i punti, le linee e le aree rappresentano le unità spaziali che posseggono informazioni


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Ogni punto è individuato dalle proprie coordinate (3 numeri)Ogni vettore dalle coordinate dei vertici che lo compongono (3 numeri) e dalla direzioneOgni area dalle coordinate dei vertici che compongono il proprio perimetro (3 numeri). La terna di coordinate che identifica il primo e l'ultimo vertice sono identiche.

X,Y,ZX,Y,Z

X,Y,Z X,Y,ZX,Y,Z

X,Y,Z

X,Y,ZX,Y,Z

Gli “oggetti” nella cartografia


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I raster sono griglie composte di celle (pixel) a cui viene associata un'informazione. Nell'esempio più diffuso un codice numerico che corrisponde ad un colore o ad una tonalità di grigio

1 2 3 4 5

A

B

C

D

E



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I raster tipicamente associano ad ogni cella un valore unico (numerico o testuale) che rappresenta il tipo o l’intensità del fenomeno descritto.

Ai vettori sono associati dati tabellari (dati alfanumerici), più o meno complessi.

Agli oggetti vettoriali è possibile collegare documenti digitali di varia natura (immagini, testi, suoni).

raster

pro✔ è più semplice la codifica di fenomeni variabili in modo continuo sulla superficie terrestre (es. altimetria, intensità di un fenomeno)✔ sono maggiormente compatibili con alcune fonti di informazioni spaziali (es. immagini satellitari)

contro✔ è necessario uno spazio maggiore per l’archiviazione dei dati✔ la precisione della rappresentazione dipende dal rapporto fra qualità del dato e scala di rappresentazione

vettori

pro✔ è possibile ottenere una rappresentazione graficamente accurata indipendentemente dalla scala di restituzione (N.B. la scala nominale rimane invariata)✔ sono maggiormente compatibili con le forme di rilevazione topografiche e fotogrammetriche

contro✔ sono possibili solo forme elementari di analisi spaziale✔ l'elaborazione vettoriale di fenomeni continui, soprattutto tridimensionali può risultare molto impegnativa (es. DTM)



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Dati associati a poligoni vettoriali



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Carta tecnica regionale (CTR) della Toscana _ formato vettoriale



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Ortofotocarta della regione Toscana _ formato raster



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Zoom sulle 2 carte sovrapposte. Si nota la differente resa degli oggetti vettoriali e raster



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Le carte tecniche regionali della Toscana sono normalmente reperibili in formato CAD (dxf) ed in formato shape file (ESRI).Codici numerici di 3 o 4 cifre identificano i layer e/o gli oggetti degli shape a seconda di una classificazione per generi di tutti gli oggetti in cartografia.I capitoli di tale classificazione sono:

100 Trasporti e comunicazioni200 Edifici300 Idrografia400 Infrastrutture500 Elementi divisori e di sostegno600 Forme dei suoli700 Verde800 Orografia900 Limiti amministrativi e varie1000 Toponomastica

La classificazione completa degli oggetti che compongono la CTR della Toscana è reperibile sul sito del servizio cartografico regionalehttp://www.rete.toscana.it/sett/territorio/carto/cartopage/pagine/codici.htm

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Topologia

Insieme di regole per definire in maniera esplicita le relazioni, i rapporti di connessione e di continuità tra gli elementi spaziali e per collegare tali elementi alle relative descrizioni (attributi).

La topologia è dunque quella disciplina che studia le diverse relazioni spaziali (interconnessione, inclusione, contiguità, ecc.) che intercorrono fra entità geometriche diverse (punti, linee, aree) all'interno di un determinato spazio.

In un modello dati topologico è possibile riconoscere le aree contigue e identificare le linee che delimitano ciascuna superficie, determinare, ad esempio, come gli elementi lineari contenuti in una cartografia siano connessi fra loro, ma anche quali aree siano contenute (interamente e/o parzialmente) all'interno di altre aree più ampie, o ancora, quali aree siano confinanti rispetto ad altre, ecc.


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TopologiaLa strutturazione topologica dei dati grafici consente quindi di rispondere a domande del tipo: "quali e quanti oggetti areali appartenenti alla classe "edificato" sono contenuti all'interno di quest'area?" o ancora "quali e quanti oggetti puntuali di questo determinato tipo sono ad una distanza minima pari ad un certo valore rispetto a tutti gli incroci presenti sulla rete stradale?" ecc.


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Dati associati agli oggetti

La tipologia e la quantità di dati ed informazioni che possono essere inserite in un SIT sono praticamente infiniti.

Come abbiamo visto in precedenza le modalità di attribuzione di un dato ad un oggetto cambiano sostanzialmente a seconda che tale oggetto sia raster o vettoriale.I modelli raster si prestano bene per dati continui ed omogeneiI vettori per ogni altra tipologia di dati.Agli oggetti vettoriali possono poi essere associate quantità di informazione anche molto rilevanti e differenti.


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Dati associati agli oggettiUn esempio tipico di dati raster è costituito dai modelli digitali del terreno


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Dati associati agli oggettiI dati associati alle coperture vettoriali sono moltissimi. Ad esempio:● uso del suolo● geologia● informazioni amministrative● classificazione degli edifici● e molto, molto altro


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Dati associati agli oggettiI software GIS servono proprio per mantenere il legame fra informazione geografica ed alfanumerica e per elaborare ed interrogare tale informazione.

Il legame oggetto cartografico, dati avviene in maniere differenti a seconda della tecnologia che si privilegia e dei produttori di software. Ad ogni modo anche l'informazione geografica alla fine non è altro che una modalità particolare di organizzazione di dati numerici (coordinate, direzione dei vettori, sistemi di proiezione).

area nome codcom the_geom

59593486 Scandicci 48041 010300000001000000E30E00000C870A289C883941DCE8D7B2B78052419A999919A48839410AD7A340AE805241B81

Questo fa si che in sostanza i sistemi informativi territoriali altro non siano che complessi database relazionali, contenenti al loro interno informazione geografica e alfanumerica.Questi database si chiamano?


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GEODATABASE


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Dati associati agli oggettiL'organizzazione delle banche dati riveste particolare importanza in un SIT.A seconda dei dai contenuti in un sistema e di come essi sono organizzati e gestiti è possibile interrogarli e farli interagire per analisi anche molto complesse.

Già la semplice sovrapposizione di strati informativi differenti produce nuova informazione


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Dati associati agli oggettiOperazioni più complesse di incrocio di dati contenuti su strati informativi differenti sono possibili a partire dalle informazioni introdotte nel sistema


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Dati associati agli oggettiDai dati contenuti in modelli raster possono essere derivate nuove informazioni mediante calcoli matematici i cui parametri sono controllati dall'operatore e dal software


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Dati associati agli oggettiL’informazione alfanumerica contenuta nel sistema può essere utilizzata per “vestire” la cartografia.E' cioè possibile costruire una corrispondenza fra dati alfanumerici e simbolizzazioni, associare un segno grafico ad una determinata informazione e proprietà di ogni singolo oggetto o di classidi oggetti.Tale corrispondenza èla nostra LEGENDA


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2 parole sul software

I software gis sono di vari tipi e sono prodotti da più ditte. Alcuni si sono sviluppati da sistemi CAD, altri sono nati indipendentemente.

Naturalmente ognuno presenta punti di forza e debolezze e risponde in maniera migliore o peggiore a differenti necessità.

Esistono comunque 2 grandi famiglie di software (in generale e nei sistemi informativi territoriali in particolare):


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Software proprietari:

CADMap _ Autodesk

ArcMap _ Esri(software proprietario ma file in formato shape open source)

Geomedia _ Intergraph

MapInfo

Ecc.


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Software liberi (open source e free):

Grass

Quantum Gis

Postgresql e PostGis

Molte possibili soluzioni per il web mapping: mapserver, kamap,pmapper ecc.


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Le quattro libertà fondamentali del software libero:

Libertà di uso, per qualunque scopoLibertà di studio e modifica per le proprie necessità

Libertà di copiaLibertà di redistribuire il programma e le sue modifiche e migliorie in

modo che tutta la comunità degli utenti ne possa beneficiare

Software libero e Open Source non significano la stessa cosa, anche per un software per essere libero deve essere OS)

Materiali tratti da una presentazione di Paolo Cavallini – Faunaliawww.faunalia.itwww.gfoss.it


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GNU General Public LicenseGNU Lesser General Public LicenseGNU Free Documentation LicenseGPL linking exceptionGNU Affero General Public License

Nel 1983 nasce il progetto GNU (GNU's Not Unix)

Nel 1985 nasce la Free Software Foundation (http://www.fsf.org/)


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Perché è gratis?

Non perché è “peggiore”Frutto del lavoro di migliaia di persone

Sviluppare in ambiente libero costa menoMolti sviluppano per divertimento e nel tempo libero

Tutti sviluppano per la stima e riconoscenza della comunitàAnche nella scienza chi pubblica articoli scientifici non si fa

pagare (anzi!)



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Sorgente:scritto in linguaggio “umano”

{double res; res=1./(2.*M_PI*sigma*sigma)*exp( d*d/(2.*sigma*sigma)); return(res);}

Compilato:scritto in linguaggio macchina

01011100011101

Open Source:il codice sorgente è disponibile



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2 parole sul softwareVANTAGGIGratis = uso legale = più opportunitàNiente virus, worms, backdoorsSicurezza, criptazioneIndipendenza dal fornitore e dalle sue strategie commercialiAlta qualitàSenso di comunità e aiuto reciprocoMigliore integrazione fra programmi diversi (standard aperti)Facile installazione di centinaia di applicazioni in pochi minutiMetodi di lavoro più cooperativi (intra e intergruppo)Maggiore gratificazione dell’operatore

SVANTAGGIBisogna pensareLibertà = varietàscelta della distribuzionescelta delle applicazioniDi solito non è preinstallato(ma a volte sì)una cosa in più da fareApprendimento di un sistema nuovoApplicativi molto specifici possono mancareInstallazione di (pochi) programmi “difficili”



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Date post:	19-Feb-2019
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