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1 Sistemi informativi e GIS Sistema Informativo: insieme di strumenti per raccogliere, immagazzinare, elaborare, ricercare e presentare informazioni relative ad un determinato ambito applicativo (contabilità, magazzino, centrale nucleare, eccetera) Sistema Informativo Spaziale: tratta dati dotati di una forma geometrica, per cui ha senso parlare di forma e posizione Sistema Informativo Geografico: tratta dati geografici, ovvero informazioni georeferenziate (informazioni di cui è nota la posizione sulla superficie del pianeta) Ne consente non solo la gestione (inserimento, modifica, cancellazione, visualizzazione), ma anche l'analisi

2 Sistemi Informativi Geografici Sistema Informativo Geografico: È un sistema informativo che tratta informazioni spaziali georeferenziate, ne consente la gestione e l'analisi. Informazioni spaziali: dati che hanno una loro forma e posizione, quali ad esempio case, laghi, strade, fiumi, cime e passi, ma anche distribuzione della concentrazione di un inquinante, la quota sul livello del mare Georeferenziate: ne è nota la posizione sulla superficie terrestre (o di un altro pianeta, nel caso in cui si stia facendo cartografia su un altro corpo celeste) Ha tutte le problematiche di un sistema informativo tradizionale, ma inoltre: Il volume di dati è molto elevato I dati sono a due o tre dimensioni (a volte quattro, se il tempo diventa importante, a volte cinque, se l'attributo può essere considerato una ulteriore dimensione) Non tutti i dati sono adatti per l'inserimento in una base dati (specialmente se la base dati è relazionale senza tipi di dati estesi)

3 Classificazione Dati spaziali CAD AM/FM MIS* GIS DBMS Generazione carte geografiche AM/FM LIS GIS Sistema analisi spaziale Attributi Analisi spaziale *MIS (Management Information System): sistema di supporto alle decisioni di tipo classico (attenzione, i GIS in ambito di pianificazione territoriale sono il principale strumento di supporto alle decisioni)

4 Campo di azione Agricoltura (uso del suolo) Telecomunicazioni Economia (analisi di mercato) Gestione di dati amministrativi Difesa (logistica, pianificazione) Ecologia e conservazione Gestione di infrastrutture Redazione di mappe e banche dati Reti tecnologiche Industria estrattiva e mineraria Protezione civile Catasto Gestione delle risorse naturali Gestione forestale Rilevo e topografia Salute pubblica (epidemiologia) Istruzione Geologia Oceanografia Gestione beni immobiliari Osservazione della Terra Trasporti e logistica Urbanistica Ricerca Tutte le attività che tradizionalmente hanno fatto uso di carte geografiche

5 Evoluzione Cartografia manuale Sistemi di cartografia automatica (molto simili al CAD) Sistema GIS di classe desktop, dati su file, creazione di carte, analisi semplici o complesse Sistemi GIS integrati con i sistemi informativi tradizionali: possibilità di agganciare alla cartografia tabelle contenute in un DBMS Sistemi GIS su base dati spaziale: il DBMS impara a gestire le geometrie Integrazione delle funzioni classiche di GIS, CAD, desktop publishing, modellazione tridimensionale, ecc. in un solo strumento. Sistemi GIS a n livelli e distribuiti: si può spostare a lato server non solo la gestione del dato, ma anche il calcolo e la pubblicazione (WEB-GIS) IERI OGGI E DOMANI

6 GIS: struttura funzionale Sorgenti dati Acquisizione Importazione Esportazione Formati GIS esterni Simulazione Modifica Base dati cartografica GIS Analisi spaziale Interrogazione Generazione output Carte interattive 2D Cartografia cartacea WEB-GIS Modelli 3D Grafici Report Integrazione cartografico/ non cartografico

7 Sistema informativo: struttura fisica Scanner cartografico GPS Altre fonti (total station, supporti ottici e magnetici, servizi in rete internet) Tavolo digitalizzatore Elevata capacità di calcolo e di storage Server base dati cartografica (file e/o dbms) WEB-GIS Utenti Workstation consultazione, analisi, editing, ecc. Stampante grande formato HARDWARE SOFTWARE DATI PERSONE

8 Suddivisione dei costi Normalmente il costo di acquisizione dei dati è di gran lunga superiore alle altre voci di costo La figura riporta la suddivisione dei costi di impianto per la creazione di un sistema informativo geografico in una base aerea statunitense. Il progetto ha richiesto 5 anni di lavoro, si è svolto agli inizi degli anni 90 I costi attuali sono diminuiti, ma le proporzioni rimangono sostanzialmente inalterate Le voci di costo del personale non sono riportate perché costi di esercizio, ma sono in genere piuttosto elevate 69%

9 GIS: utenti Managers: gestori della base dati cartografica, con conoscenze sia di basi di dati che di cartografia e geodesia. Spesso sono anche user Users: personale che effettua input, editing, analisi e simulazione, e produce cartografia di elevata qualità Viewers: visualizzazione e interrogazione, generazione di carte tematiche semplici Browsers: visualizzazione della cartografia tematica già preparata dagli utenti di più alto livello

10 Classificazione per tipi Cartografia automatica: sistema pensato per la gestione, preparazione e pubblicazione di cartografia, automatizza alcune delle fasi classiche di produzione. Non è propriamente un sistema GIS GIS raster: sistema pensato per la gestione e l'analisi del dato raster, il dato vettoriale è supportato a livello di visualizzazione e conversione, ma non di analisi. Questi sistemi storicamente sono stati suddivisi in sistemi per la gestione di immagini satellitari (trattamento immagini, classificazione automatica) e sistemi per l'analisi di dati raster classici (algebra raster, trattamento dei DEM) GIS vettoriale: sistema pensato per la gestione e l'analisi del dato vettoriale, nelle sue varie forme. Il dato raster viene concepito come immagine di sfondo o come base per la digitalizzazione heads-up. GIS VETTORIALE GIS RASTER CARTOGRAFIA AUTOMATICA ATTUALI SISTEMI GIS HIGH-END 3D GEOSTATISTICA GEOCODING MODULI SPEC.... PLUG-IN

11 Distribuzione di dati e funzioni L'evoluzione dei sistemi GIS ha portato da soluzioni completamente workstation a soluzioni a n livelli orientate alla rete L'attuale mercato vede la coesistenza di tutte queste soluzioni, pur essendo stadi evolutivi successivi dal punto di vista tecnico, ciascuna di esse ha specifici vantaggi dal punto di vista dell'utente. Soluzioni file based: il sistema GIS opera esclusivamente su file. Tutte le funzioni di analisi e visualizzazione sono concentrate nel software locale. L'accesso concorrente ai dati spesso non è possibile o non viene sfruttato (poiché i lock sono di frequente a livello di file) Interfaccia Motore GIS File Soluzioni ibride: analogo al caso precedente, ma gli attributi vengono gestiti in un sistema per base dati. Le funzioni di selezione tematica (query standard) vengono gestite dal DBMS (che può andare da Access ad un DBMS di tipo enterprise), così come la gestione dell'accesso concorrente agli attributi Interfaccia Motore GIS File DBMS

12 Distribuzione di dati e funzioni Soluzioni integrate con DBMS tradizionali: il sistema GIS opera su una base dati tradizionale. Le geometrie vengono salvate in campi BLOB all'interno della base dati, che non ha conoscenza propria del dato geografico. Analogamente a prima, il DBMS gestisce le query tradizionali, ma in questo caso si fa completamente carico della gestione dell'accesso concorrente. Anche in questo caso si può andare dal DBMS portatile (Access) al DBMS di classe enterprise. Interfaccia Motore GIS DBMS tradizionale Soluzioni integrate con DBMS spaziali: in questo caso il DBMS ha conoscenza del dato geografico. Di minima viene fornito il supporto alle interrogazioni di tipo spaziale supportate da indici, spesso sono incluse anche funzioni di analisi spaziale (intersezione, buffering, ecc.). Il client dispone ancora di funzioni GIS di analisi avanzata, di moduli specifici e del necessario per la produzione di output di varia natura. Interfaccia Motore GIS DBMS spaziale Motore GIS

13 Distribuzione di dati e funzioni Soluzioni basate su application server: il sistema GIS è suddiviso in almeno due strati, l'interfaccia utente a lato client, accede ai dati e alle funzioni di analisi installate sul server, che nasconde anche la reale strutturazione fisica dei dati (comunicando con il client attraverso un formato omogeneo, indipendente dalla reale struttura fisica del dato su memoria secondaria). Il client può dipendere completamente dal server (come nel caso di un WEB-GIS) oppure può essere indipendente, in alcuni casi più application server possono comunicare fra loro (replica per sedi distribuite, sistemi informativi di enti separati, ecc.) File DBMS portatile Client avanzato Motore GIS Viewer Application server Application server Motore GIS Rete locale o geografica File DBMS tradizionale DBMS spaziale

14 Confronto Distribuzione Trasportabilità Ridondanza Prestazioni modifiche File based Ottima Elevata Problematica Ibrido Ottima se si fa uso di database di tipo personale Elevata, ma attributi possono essere condivisi in DBMS centralizzato Problematica se si fa uso di personal database Possono essere elevate per accesso all'intero file (no lock manager, IPC, rete, ecc.) Elevate per accesso all'intero file e per interrogazioni tematiche selettive Integrato relazionale Ottima se si fa uso di database di tipo personale Bassa o nulla se si fa uso di DBMS centralizzato Problematica se si fa uso di personal database Medie, buone per accesso mediante attributi con query selettive Integrato spaziale Scarsa Bassa o nulla Immediata Ottime se le query sono selettive (comunicazione interprocesso, o via rete) Application server Scarsa, accesso remoto possibile Bassa o nulla Immediata Dipende dallo storage effettivo, caching, comunicazione interprocesso o via rete

15 Programmabilità GIS monolitico end-user: non ha funzioni che consentano una automazione dei processi o la creazione di nuove interfacce e funzioni GIS con scripting: dispone di un ambiente di sviluppo integrato ed espone funzioni di libreria o oggetti per incrementarne l'interfaccia o aggiungere nuove funzioni. Può esporre una interfaccia di programmazione verso diversi ambienti di sviluppo (in genere sono basati su COM, si integrano quindi con gli ambienti di sviluppo Microsoft, con Delphi e Python) GIS come libreria di oggetti: viene esposta come prodotto a se stante la libreria di oggetti con cui vengono create le applicazioni usate dagli utenti. Si possono creare plug-in per tali applicazioni, oppure applicazioni completamente nuove sfruttando tale libreria.

16 Accesso ai dati In genere ogni sistema GIS dispone di un formato preferenziale e proprietario su cui operare. Questo significa che lo scambio di informazioni con altri enti che fanno uso di sistemi diversi passa per funzioni di importazione ed esportazione, che possono in qualche modo non essere espressive quando il formato originale (perdita della topologia, di attributi, eccetera) Recentemente alcuni sistemi GIS hanno introdotto la nozione di indipendenza dal formato, ovvero lavorano sui più diffusi formati senza bisogno di conversione (GeoMedia, ad esempio, e i Geotools). In tali sistemi uno strato intermedio di libreria fornisce accesso trasparente ai vari formati.

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