CSI. INTRODUZIONE AL GIS Pagina 1 di 22. piemonte INTRODUZIONE AL GIS

Transcript

1 Pagina 1 di 22 INTRODUZIONE AL GIS

2 Pagina 2 di 22 CONCETTI SPAZIALI E SISTEMI DI RIFERIMENTO... 3 CONCETTI SPAZIALI... 3 MAPPE... 3 OGGETTI PRESENTI SU UNA MAPPA... 4 SCALA DI UNA MAPPA... 4 SIMBOLOGIA DI RAPPRESENTAZIONE... 5 RELAZIONI SPAZIALI... 6 SISTEMI DI RIFERIMENTO... 7 SISTEMA DI COORDINATE CARTESIANO... 7 INTRODUZIONE AI GIS... 7 CONCETTI DI UN GIS... 7 CHE COS'È UN GIS?... 8 CHE COSA SI PUÒ FARE CON UN GIS... 9 ACQUISIZIONE DEI DATI...10 MEMORIZZAZIONE DEI DATI...10 CONFRONTO TRA DATO VETTORIALE E DATO RASTER...11 INFORMAZIONE GEOGRAFICA...11 DATI SPAZIALI E DATI DESCRITTIVI...11 DEFINIZIONE DI RELAZIONI SPAZIALI...12 VISUALIZZAZIONE DEI DATI...13 IDENTIFICARE OGGETTI SPECIFICI...14 IDENTIFICARE OGGETTI SULLA BASE DEGLI ATTRIBUTI...14 IDENTIFICARE OGGETTI UTILIZZANDO LE RELAZIONI SPAZIALI...15 STRUMENTI DELL AREA GIS...16 ARCVIEW...16 SHAPEFILES (UTILIZZATI IN ARCVIEW)...17 ARCEXPLORER...17 DATI CARTOGRAFICI...18 CICLO DI VITA DI UN DATO GEOGRAFICO...18 ANALISI...18 ACQUISIZIONE / MODIFICA / AGGIORNAMENTO...19 VERIFICA...22 COMPLETAMENTO METADATI...22 USO / DISTRIBUZIONE...22

3 Pagina 3 di 22 CONCETTI SPAZIALI E SISTEMI DI RIFERIMENTO Concetti Spaziali Per comprendere i principi su cui si basano i Geographic Information Systems (GIS) è necessario comprendere alcuni concetti di base, quali le tipologie di oggetti che costituiscono una mappa (sia essa cartacea o in altra forma come ad esempio un' immagine a video), le scale di rappresentazione, le simbologie utilizzate, le relazioni spaziali tra gli oggetti, ecc... Le mappe in generale sono un ottimo mezzo per illustrare tali concetti. Sebbene le mappe siano dei documenti con cui si è familiari, non si è generalmente consapevoli di tutte le informazioni in esse contenute. Le mappe infatti non ci dicono solamente dove sono le "cose" sul territorio, ma ci dicono anche, implicitamente, le relazioni che intercorrono tra le "cose" sul territorio. Ad esempio, guardando dove determinati oggetti quali edifici, strade, città, sono localizzate su di una mappa, può fornire inconsciamente ulteriori informazioni sulla base delle relazioni che è possibile scorgere. Guardando una mappa è possibile determinare quali strade ci permettono di raggiungere un certo edificio e quale città è la più vicina ad un determinato luogo a cui potremmo essere interessati. E' possibile utilizzare una mappa per individuare il percorso migliore per raggiungere un certo luogo. E' possibile anche utilizzare una mappa per stabilire quali città sono vicine a quali altre, o quali città ricadono all'interno di una certa area di interesse, ecc... Le relazioni intrinseche (relazioni spaziali) tra gli oggetti di una mappa rendono in certi casi le mappe indispensabili, e spesso rendono immediate, intuitive e direttamente visibili le soluzioni a diversi problemi che sono più difficilmente risolvibili per altre vie. Questo ha aperto la strada anni fa all'utilizzo dei GIS e ne sta facendo oggi una componente fondamentale di diversi sistemi informativi moderni. Mappe Le mappe sono una astrazione soggettiva delle caratteristiche del mondo reale, e comunicano l'informazione di "dove" sono gli "oggetti" del mondo reale sul territorio e illustrano anche le loro relazioni spaziali

4 Pagina 4 di 22 Simboli ed etichette sono utilizzati per descrivere gli oggetti rappresentati su di una mappa. Quali oggetti e come essi vengano rappresentati è determinato il più delle volte su base soggettiva (anche se talora esistono degli standard da rispettare), da parte di chi "crea" la mappa. Occorre intendere le mappe come uno "schema", uno "schizzo", della realtà, nel quale vengono rappresentate solo le caratteristiche più significative (anche qui scelte da chi "crea" la mappa), relativamente a quello che è l'utilizzo primario della mappa stessa. Ad esempio una mappa che rappresenti un'area alluvionata, probabilmente includerà l'area alluvionata, i fiumi, i canali, i laghi, le aree urbane, ecc... Questa mappa includerà probabilmente altri tipi di informazioni quali le strade e le vie di comunicazione, i limiti amministrativi, ma non informazioni quali l'uso del suolo, che in questo "contesto" potrebbe essere non così determinante. Oggetti presenti su una mappa Su una mappa, la localizzazione delle componenti geografiche degli oggetti della realtà può essere rappresentata utilizzando tre tipologie di "forme", punti, linee e poligoni. I punti rappresentano locazioni discrete di oggetti geografici che non hanno area o sono troppo piccoli (a quella scala!!) per essere rappresentati come linee o aree. Le linee rappresentano la forma di oggetti geografici che non hanno area o sono troppo "stretti" (a quella scala!!) per essere rappresentati come aree, o oggetti lineare che hanno lunghezza ma non area, quali ad esempio le curve di livello. I poligoni sono figure chiuse che rappresentano la forma e la locazione di oggetti del mondo reale quali limiti amministrativi, particelle catastali, aree di uso del suolo, unità litologiche, ecc... Come citato in precedenza il tipo di "forma" utilizzato per rappresentare un oggetto del mondo reale dipende dalla scala della mappa. Scala di una Mappa Un concetto importante ma spesso frainteso in cartografia, è il concetto di scala. Per rappresentare un porzione di territorio della superficie terrestre la sua area deve essere ridotta. L'estensione di tale riduzione viene espressa con un rapporto chiamato "rapporto di scala". Il rapporto di scala si definisce quindi come rapporto tra la distanza sulla mappa e la distanza sulla superficie terrestre. Il rapporto di scala, o più semplicemente, la scala determina come gli oggetti saranno rappresentati su una mappa. Ad esempio una strada che è lunga 4,8 km viene rappresentata con una linea lunga 20 cm, questo significa che sulla mappa 20 cm corrispondono a 4,8 km. Questo dovrebbe essere sufficiente per stabilire la scala:

5 Pagina 5 di cm : 4,8 km o 20 cm / 4,8 km 20 cm : cm o 20 cm / 480,00 cm 1 cm : 24,000 cm o 1 cm / 24,000 1 : 24,000 or 1 / 24,000 In questo caso si dirà che la mappa è a scala 1: Più piccolo è il denominatore, maggiore è la scala. Generalmente, una mappa a grande scala, come la mappa di una città, o di una sua parte, copre una piccola area in maggior dettaglio. Una mappa a piccola scala, come una mappa di una regione, copre un'area più grande ma a minor dettaglio. Nell'esempio gli oggetti (features), sono rappresentati con differenti "forme" geometriche a seconda della scala. La scala viene generalmente espressa utilizzando una scala lineare in forma grafica sulla mappa come ad esempio Indipendentemente da come la scala viene visualizzata su una mappa, questa influenza fortemente l'interpretazione della mappa. E' necessario conoscere la scala prima di interpretare le informazioni contenute in una mappa Simbologia di rappresentazione Simboli ed etichette forniscono l'informazione descrittiva per gli oggetti presenti su una mappa. Un simbolo è un oggetto grafico che rappresenta un'astrazione di un oggetto della realtà con i suoi attributi. Ad esempio un'autostrada su una mappa è facilmente riconoscibile perché ha una ben determinata rappresentazione accompagnata da un'opportuna etichetta che ne riporta adeguatamente il nome. Nell'immagine diversi simboli combinano forme, colori, pattern per rappresentare diverse categorie di oggetti. Le etichette testuali sono aggiunte per rendere maggiormente leggibile la mappa.

6 Pagina 6 di 22 Diversi tipi di simboli possono essere utilizzati per rappresentare gli oggetti sulla mappa. Ecco una loro breve descrizione: I simboli lineari sono semplici linee che possono essere singole, doppie, a punti, a tratti, ecc... Cerchi a varie dimensioni o che variano il loro diametro a seconda di un valore misurabile che descrive i singoli oggetti (maggiore è la popolazione, maggiore è il diametro del cerchio). Aree colorate con una scala graduata di colore a seconda del valore di un attributo dell'oggetto (aree con poca popolazione colorate in giallo chiaro, aree con un valore intermedio di popolazione colorate con un colore arancio, aree fortemente abitate colorate con un colore rosso) Punti, cerchi, triangoli, stelle, ecc per rappresentare oggetti puntuali Relazioni Spaziali Le relazioni spaziali tra oggetti geografici, vale a dire "dove" essi sono localizzati gli uni rispetto agli altri, comunicano delle informazioni importanti. Le relazioni spaziali implicite su una mappa determinano che cose la mappa comunica al lettore. Alcune delle relazioni spaziali più comuni sono le seguenti: Connettività il "link" tra diversi oggetti di mappa (gli idranti sono connessi ai tubi dell'acqua) Adiacenza quali oggetti sono vicini a quali altri (una area edificabile è vicina ad un parco) Intersezione quali oggetti si attraversano a vicenda (una ferrovia interseca una strada), e viceversa Contenimento quali oggetti sono localizzati entro un'area (un lago è all'interno di un'area comunale) Posizione Relativa la posizione di un oggetto rispetto ad un altro (un aeroporto è a nord-est rispetto alla città) Differenza di quota la differenza di altezza tra due oggetti (una cima è più in alto/basso di un lago) Nella figura è possibile vedere molte relazioni spaziali. I-80 connette San Francisco a New York, New York è adiacente all'oceano Atlantico. I-80 va da ovest a est degli Stati Uniti. San Francisco è contenuta nello stato della California, e gli Stati Uniti sono tra l'oceano Atlantico e l'oceano Pacifico.

7 Pagina 7 di 22 Sistemi di Riferimento Se gli oggetti geografici non sono localizzati in modo preciso o se le loro forme non sono rappresentate correttamente, allora non è possibile usare un GIS per analizzare accuratamente l'informazione e le relazioni spaziali che se ne possono dedurre. Visualizzare oggetti geografici nella loro corretta localizzazione e con le loro forme corrette richiede dei metodi che "trasferiscano" gli oggetti stessi da una superficie tridimensionale quale quella della terra ad una superficie bidimensionale quale quella di una mappa. Tali metodi vengono detti proiezioni. E' importante comprendere il significato delle proiezioni, in quanto nessuna proiezione può essere utilizzata per tutte le applicazioni; ogni proiezione ha qualità che possono renderla più appropriata per alcune applicazioni, meno per altre. Sistema di coordinate cartesiano Un sistema di coordinate Cartesiano è un sistema piano bidimensionale per localizzare oggetti su di una superficie piatta. Le localizzazioni degli oggetti del mondo reale sono misurate in termini di coordinate x e y e partirà da un punto detto origine degli assi. Le coordinate x,y generalmente hanno un valore positivo e sono misurate in metri. I sistemi di coordinate cartesiani, quali Universal Transverse Mercator (UTM) o State Plane Coordinate System (SPCS), sono comunemente utilizzati per localizzare oggetti e si trovano su molte mappe. E' possibile convertire coordinate sferiche in coordinate Cartesiane utilizzando proiezioni di mappe. INTRODUZIONE AI GIS Concetti di un GIS Ci possono essere molti diverse definizioni di Geographic Information System (GIS) come ci sono diversi tecnici GIS. Spesso un GIS è definito come un insieme organizzato di hardware, software, dati geografici, e persone tecnicamente preparate per acquisire, memorizzare, aggiornare, manipolare, analizzare, e visualizzare in modo efficiente dell'informazione che sia geograficamente referenziata. Ma il termine GIS è spesso utilizzato per identificare il software che viene utilizzato per rappresentare ed analizzare cose che succedono sulla terra.

8 Pagina 8 di 22 Indipendentemente dalla definizione, un GIS permette di integrare operazioni comuni di un database, quali interrogazioni ed analisi statistiche, con i vantaggi unici oggetti dalla possibilità di visualizzazione ed analisi geografica offerti da una mappa. Queste possibilità distinguono un GIS da altri sistemi informativi e lo rendono adatto a vari campi di utilizzo sia nel campo pubblico che privato per spiegare eventi, pianificare strategie, ecc... Che cos'è un GIS? Mentre le definizioni di un geographic information system (GIS) variano considerevolmente, la definizione qui fornita combina sia le componenti sia le funzioni di un GIS. Le persone lavorando con dei dati, del software, dell'hardware e un insieme di procedure formano un GIS. Le componenti necessarie per eseguire dei compiti GIS includono: Persone - la componente più importante in un GIS. Le persone devono sviluppare le procedure e definiscono i compiti di un GIS. Disponibilità e accuratezza dei dati - questi influenzano i risultati di qualunque query o analisi. Hardware - la disponibilità di hardware influenza la velocità di elaborazione, la facilità d'uso ed il tipo di output disponibile. Software - questo include non solo lo specifico software GIS ma anche i data base, ed i software di rappresentazione, statistici o altri specifici. Procedure - per ottenere delle risposte corrette, sono necessari una serie di passi. Con questi componenti di base è possibile eseguire le seguenti funzioni GIS: Acquisizione e memorizzazione di dati Manipolazioni e analisi di dati Mappe e Reports

9 Pagina 9 di 22 Che cosa si può fare con un GIS Molti problemi del mondo reale possono essere affrontati e risolti utilizzando un GIS. Un GIS permette di inserire sia dati geografici sia dati tabellari. E' possibile inserire dati in uno dei seguenti modi: Digitalizzando una mappa o scannerizzando un'immagine Scannerizzando una hard copy di un documento Convertendo un file ASCII formattato Convertendo dati da un formato digitale ad un altro Inserendo dati da tastiera o leggendoli da un file Comprando dati commerciali disponibili Ottenendo copie digitali da altre organizzazioni E' possibile manipolare ed analizzare dati per ottenere: Dati con cui sia più facile lavorare Dati più utili Risposte a particolari domande Soluzioni a particolari problemi ArcInfo fornisce particolari strumenti per eseguire diverse operazioni spaziali. Ad esempio è possibile "fondere" dati adiacenti, generare fasce di rispetto (buffer) o sovrapporre due insiemi di dati.

10 Pagina 10 di 22 Acquisizione dei dati I dati che descrivono oggetti geografici vengono mantenuti un data base geografico. Il data base geografico è il più costoso degli elementi di un GIS, e questo rende l'operazione di acquisizione (come il mantenimento, la modifica e l'aggiornamento del data base stesso), una delle operazioni più critiche ed importanti. Strumenti GIS come ArcInfo possiedono diverse funzionalità rivolte all'operazione logica di data entry: supporto alla digitalizzazione manuale, supporto alla digitalizzazione su sfondo raster, tools di conversione da e verso formati dati diverse ecc... Memorizzazione dei dati Ci sono due tipi di formati di dati disponibili in un GIS: il formato vettoriale ed il formato raster. Il modello vettoriale rappresenta gli oggetti geografici in termini di punti, linee e poligoni. Il formato vettoriale si adatta meglio per rappresentare oggetti spaziali con un elevato gradi di precisione delle coordinate. Linee e punti sono rappresentati utilizzando le loro coordinate x, y esplicite. Le aree sono rappresentate da poligoni i cui limiti sono linee. Nel modello dati raster gli oggetti sono rappresentati mediante celle che individuano la locazione. Oggetti molto piccoli o dettagliati possono, a seconda della dimensione della cella della griglia, essere rappresentati non in modo adeguato con questo formato di dato. Il formato raster si adatta bene all'analisi spaziale ed è appropriato per la memorizzazione di dati raccolti in formato grid, come i modelli digitali del terreno. Si dovrebbe utilizzare il formato raster quando si devono analizzare fenomeni al continuo quali la diffusione di un incendio, la distribuzione delle pendenze e/o delle esposizioni, ecc...in questi casi l'uso di un dato raster permette di trovare soluzioni in modo più rapido ed efficiente

11 Pagina 11 di 22 Confronto tra dato Vettoriale e dato Raster Il modello dati raster e il modello dati vettoriale possono entrambi rappresentare i tre tipi di oggetti geografici di base Punti Un punto nel formato vettoriale è una coppia esplicita di coordinate e rappresenta oggetti geografici troppo piccoli per essere rappresentati da linee o aree. In un formato raster un punto è rappresentato da una cella riempita Linee Una linea in un formato vettoriale è una lista ordinata di coordinate x,y, mentre in un formato raster, sono rappresentate da una serie connessa di celle riempite Poligoni E' possibile usare diverse tecniche per memorizzare poligoni vettoriali, ognuno risultante in una sequenza di coppie di coordinate x, y che circondano un area. In un formato raster un poligono è rappresentato da un gruppo di celle riempite contigue, tutte con lo stesso valore Informazione geografica Come è stato presentato gli oggetti geografici possono essere rappresentati utilizzando tre forme geometriche, punti, linee e poligoni. Rappresentare oggetti utilizzando forme geometriche significa utilizzare un modello di dati di tipo vettoriale, in quanto qualunque oggetto viene rappresentato da una serie di coordinate x, y. La forma e la localizzazione dell'oggetto geografico è detta la sua informazione spaziale, e l'informazione descrittiva riguardo all'oggetto (che cos'è) è detta la sua informazione relativa agli attributi. "Dove" è situato un oggetto e "cos'è" un oggetto determinano il tipo di analisi che è possibile eseguire. Dati spaziali e dati descrittivi Ci sono due componenti dell'informazione geografica, i dati spaziali e dati descrittivi (attributi). Su una mappa, simboli e testo servono per "comunicare" l'informazione descrittiva. Spesso l'informazione testuale fornisce un modo di accedere a dell'informazione addizionale organizzata in files correlati. La mappa diventa quindi un potente strumento per distribuire tale informazione. Lo stesso concetto viene applicato ai modelli di dati spaziali. Una potente possibilità offerta da uno strumento GIS è la sua capacità di "legare" informazione spaziale e dati descrittivi (attributi).

12 Pagina 12 di 22 La figura mostra come l'informazione spaziale in un modello di dati vettoriale può essere utilizzata per rappresentare la localizzazione degli oggetti e la loro forma. Gli attributi degli oggetti sono la loro l'informazione descrittiva. Altri esempi che illustrano le relazioni tra dati spaziali e informazione descrittiva sono: La localizzazione di un fiume e il suo nome La localizzazione di un ponte e la sua ampiezza La localizzazione di uno spazio aperto e il suo tipo di vegetazione Un GIS stabilisce un link tra informazione spaziale e dati descrittivi (attributi) per fornire un supporto alla visualizzazione di dati geografici, interrogazione, reports, e analisi geografica. Definizione di relazioni spaziali Le relazioni spaziali possono essere definite utilizzando la topologia. La topologia è una procedura matematica che determina le proprietà spaziali e le relazioni tra gli oggetti, come la connessione tra linee, la direzione di una linea, l'adiacenza (contiguità) di aree, e la definizione di aree. Non tutti gli strumenti GIS utilizzano un modello di dati topologico. ArcInfo utilizza una struttura topologica perché memorizza in modo efficiente le informazioni e fornisce un "contesto informatico" che basandosi su tali informazioni consente di effettuare analisi geografiche avanzate.

13 Pagina 13 di 22 Un modello di dati topologico definisce le aree sulla base delle singole linee che definiscono il perimetro dell'area stessa. Il sistema memorizza le coordinate lineari solo una volta perché due aree che sono adiacenti possono condividere una linea comune tra loro. Per contro, un modello di dati non topologico memorizza ogni area chiusa come una singola entità. La linea condivisa da aree adiacenti deve essere inserita e memorizzata due volte, o digitalizzando due volte la linea o copiandola. Questa duplicazione del dato rende l'analisi geografica più difficile a causa dell'incapacità del sistema ad osservare relazioni topologiche tra aree che condividono un confine comune. Il modello di dati non topologico è un modello di dati supportato da diversi strumenti di computer aided-drafting (CAD), e di grafica. Visualizzazione dei dati E' possibile utilizzare un GIS per visualizzare sia i dati spaziali che i loro attributi. Entrambi i tipi di dati possono essere visualizzati su uno schermo di un video o inviati, su una stampante o plotter. I dati spaziali (punti, linee e poligoni) possono essere memorizzati come layers separati nel database geografico. E' possibile visualizzare tutti gli oggetti o solo alcuni di essi. I dati descrittivi (attributi) permettono di comunicare ciò che gli oggetti geografici rappresentano. E' possibile produrre elenchi in formati tabellari, utilizzare i dati descrittivi (attributi) per determinare come oggetti specifici saranno visualizzati, o usare l'informazione degli attributi per selezionare e visualizzare specifici oggetti. Scegliendo opportunamente la simbologia, è possibile visualizzare diversi attributi per un singolo layer (ad esempio, la larghezza della linea indica il numero di corsie di una strada e il colore della linea in tipo della strada stessa). Nell'esempio della figura, l'attributo SOIL_TYPE è utilizzato per visualizzare il tipo di suolo con un simbolo unico.

14 Pagina 14 di 22 Identificare oggetti specifici Con un GIS è possibile determinare che cosa esiste in una certa localizzazione. Identificare un oggetto o un gruppo di oggetti è un tipo di interrogazione spaziale che un GIS offre. E' quindi possibile rispondere alla domanda "Cosa c'è qui?" Identificare oggetti comporta un qualche tipo di interazione con i dati per determinare la localizzazione che viene richiesta. Metodi comuni sono "puntare" all'oggetto, digitare un particolare indirizzo, o indicare le coordinate. Dopo aver specificato la localizzazione dell'oggetto, è possibile ottenere una lista di tutti o alcuni dei suoi attributi. Identificare oggetti sulla base degli attributi Identificare oggetti utilizzando condizioni è un'altra delle possibili query spaziali applicabili con un GIS. Invece di specificare una localizzazione, è possibile utilizzare le informazioni sugli attributi per individuare degli oggetti. Il GIS determina quali sono gli oggetti che soddisfano alle condizioni indicate e li visualizza graficamente o in una lista, o in entrambi i modi a seconda delle necessità dell'utente. E' possibile specificare delle condizioni nei seguenti modi: Facendo selezioni utilizzando un insieme di funzionalità che lo strumento GIS mette a disposizione Scrivendo delle apposite query Nell'esempio mostrato dalla figura sono state stabilite quattro condizioni: La proprietà deve essere: In un'area residenziale Una valutazione di meno di $ Avere 4 camere da letto Esterni in legno o con stucchi Una tipica espressione GIS ricorda spesso un'espressione matematica. Ad esempio, l'espressione per trovare delle particelle indicata sopra potrebbe essere simile ad un'espressione come la seguente: Uso_del_suolo = Residenziale and Valore < and Stanza_da_letto = 4 and (Esterno = legno or Esterno = stucco) Negli strumenti GIS esistono, per fortuna, dei dialoghi interattivi che aiutano l'utente a costruire tali espressioni in modo corretto.

15 Pagina 15 di 22 Identificare oggetti utilizzando le relazioni spaziali E' possibile localizzare oggetti valutando le loro relazioni geografiche con altri oggetti. Ad esempio, è possibile trovare i pozzi che si trovano entro 300 m. da una strada. Nell'esempio riportato in figura vengono ricercate le aree che si trovano entro 300 piedi da un parco e 200 piedi da un'autostrada. Eseguire analisi geografiche L'analisi geografica è un processo che aiuta a trovare risposte a particolari questioni o soluzioni a particolari problemi geografici. La chiave per una efficiente analisi geografica è la capacità di analizzare le relazioni geografiche di oggetti che stanno in livelli informativi separati. Questo viene eseguito mettendo insieme spazialmente oggetti geografici da layers diversi utilizzando un processo denominato overlay spaziale. Dopo un'overlay spaziale sia gli "attributi" che le "forme" dei dati originale vengono "fusi" in un unico layer creando nuove relazioni spaziali. Una volta terminato è possibile interrogare i nuovi oggetti spaziali così ottenuti utilizzando sia interrogazioni spaziali, sia interrogazioni sugli attributi. Nell'esempio riportato in figura tre livelli informativi (Particelle, Tipo di suoli e Aree Inondabili), sono combinati in un unico layer. Al termine di tale operazione è possibile determinate quanto di ogni tipo di suolo è in ogni particella e quanto di ogni particella è all'interno dell'area inondabile. In questo modo è possibile pianificare la possibilità o meno di potenziali rischi dovuti ad una alluvione.

16 Pagina 16 di 22 STRUMENTI DELL AREA GIS ArcView ArcView GIS è uno strumento potente e semplice da usare che consente di accedere dalla propria scrivania alle informazioni geografiche e di organizzare geograficamente i propri dati. Ciascun utente ha così la possibilità di visualizzare, esplorare, interrogare e analizzare i dati spazialmente. ArcView GIS può essere utilizzato da chiunque voglia elaborare geograficamente dati spaziali. Una caratteristica chiave di ArcView GIS è la semplicità con cui consente di collegare dati tabellari provenienti da un data base alla geografia, per visualizzare, interrogare e organizzare spazialmente i dati già esistenti. L interfaccia è intuitiva e una finestra può contenere tutti i tipi di documento collegati con il progetto a cui si sta lavorando: la vista geografica, la tabella dei dati collegati alla mappa, i tradizionali grafici lineari, a barre, a torta, immagini iconografiche, e il layout, che consente di comporre interattivamente una pagina di risultati posizionandovi gli elementi che si intende stampare. Ciascuna di queste finestre ha la sua propria interfaccia, disegnata per consentire un accesso semplice, familiare, agli strumenti necessari per maneggiare quel particolare tipo di documento. Una caratteristica unica di ArcView GIS è la legenda interattiva della vista geografica, che presenta tutti i temi disponibili e fornisce un controllo intuitivo della loro visibilità, dell ordine con cui sono visualizzati e di quale può essere oggetto di ulteriori azioni, come una selezione spaziale. Strumento tipico del desktop ArcView GIS può essere utilizzato su un singolo personal computer, o esteso alle workstation di un intero dipartimento, divisione o organizzazione, e può collegarsi agli altri strumenti software tradizionali quali i fogli di calcolo, gli elaboratori di testo, i database relazionali, ecc. ArcView è inoltre dotato di numerose "estensioni", ognuna delle quali destinata a compiti specifici. Le principali sono le seguenti: Network Analyst L estensione Network Analyst prevede invece tools per effettuare analisi su grafi lineari, quali reti stradali, tecnologiche, telefoniche, etc. Su un grafo al quale sono associati valori di impedenza sui nodi e sui segmenti possono essere applicate funzioni per il calcolo del percorso minimo, ricerca di siti più vicini ad un determinato indirizzo, calcolo dei bacini di influenza, ecc. 3D Analyst Extension Questa estensione è costituita da una serie di funzioni, in parte utilizzabili direttamente dall'interfaccia di ArcView ed in parte via Avenue, per la generazione, analisi e visualizzazione di dati di superficie. ArcPress Extension ArcPress è un rasterizzatore di metafile grafici che consente agli utenti di ArcView di produrre restituzioni cartografiche di alta qualità, sfruttando al massimo i moderni dispositivi di stampa. Internet Map Server Extension (IMS) - IMS è l'estensione che consente la distribuzione via Internet di applicativi realizzati con ArcView. Spatial Analyst Extension Le novità della nuova versione di Spatial Analyst riguardano per la maggior parte l'integrazione con il modello dati e le funzionalità del 3D Analyst e quindi la possibilità di effettuare analisi combinate raster e 3D. Image Analyst Extension Questa estensione è stata sviluppata in collaborazione con la ERDAS, società leader nel campo dei sistemi di elaborazione di immagini. Tale estensione aggiunge ad ArcView GIS le funzionalità di elaborazione di immagini (tecniche di classificazione, avanzate tecniche di visualizzazione di immagini, registrazione di immagini,...).

17 Pagina 17 di 22 Shapefiles (utilizzati in ArcView) Gli shapefiles sono utili per la produzione di cartografia e l'analisi gis che non richieda funzionalità avanzate. Una gran quantità di dati è disponibile in tale formato visto che lo shapefile sta diventando, anzi lo si può considerare a tutti gli effetti, uno standard di fatto nell'interscambio di dati geografici. Gli shapefiles sono un formato di dati vettoriale non topologico. Ogni shapefile memorizza features che appartengono ad una singola feature class (cioè in uno shapefile ci possono essere o solo punti, o solo linee o solo poligoni). Poiché gli shapefiles non supportano associazioni topologiche tra diverse features e classi di features essi sono più semplici delle coperture. ArcExplorer ArcExplorer, è stato creato usando MapObjects, la libreria di funzioni GIS della ESRI, e può essere utilizzato con Windows 95 e Windows NT. Questo nuovo software si propone di cambiare sostanzialmente il modo in cui i dati geografici possono essere consultati e scambiati tra gli utenti in quanto fornisce non solo potenti strumenti per la visualizzazione e l'interrogazione in locale ed in rete geografica ma anche la possibilità di richiamare i dati via Internet. ArcExplorer permette agli utenti di visualizzare e interrogare una ampia varietà di fonti di dati standard (shapefile ESRI, coperture ARC/INFO e layer SDE) e di visualizzare una altrettanto ampia varietà di formati immagine (JPEG, BMP, TIFF, Sun Raster, ERDAS IMAGINE, BSQ, BIL e BIP). Sono possibili inoltre le più comuni funzioni GIS: pan e zoom, classificazione degli attributi e visualizzazione dei relativi dati grafici, identificazione e interrogazione dei dati, gestione di legende, quadri d'insieme, viste multiple, stampa delle mappe, ecc. Oltre che in modalità stand-alone ArcExplorer può anche essere usato come Web mapping client. E' possibile quindi navigare e interrogare i dati sulla vostra rete Intranet o sul World Wide Web. Ancora più importante è che ArcExplorer permette di scegliere e scaricare via Internet dati in formato shapefile utilizzabili poi con tutti i software GIS di ESRI. Il prodotto è liberamente scaricabile dal sito ESRI (

18 Pagina 18 di 22 DATI CARTOGRAFICI Ciclo di vita di un dato geografico Il ciclo di vita di un dato geografico può essere sintetizzato nel seguente schema: Analisi La fase di analisi è una fase estremamente importante nel ciclo di vita di un dato geografico. In tale fase infatti dovrebbero essere individuate tutte le proprietà che caratterizzano quel dato, le relazioni che tale dato ha con altri dati presenti nella stessa base dati, e le funzionalità che possono avere come attore il dato stesso. In un ottica ad oggetti tali caratteristiche corrispondono a proprietà, relazioni e metodi. Una volta individuate le proprietà è necessario anche individuare la tipologia dei vari attributi: stringhe, valori numerici, date, immagini, ecc... Per i valori numerici è possibile individuare i possibili valori ammessi: dati continui, dati a range, valori classificati (in questo caso occorre individuare la decodifica dei possibili valori), ecc... Queste informazioni, come altre che è possibile individuare in questa fase quali le informazioni sull'originale, possono già in questa fase entrare a fare parte dei metadati, vale a dire di quel patrimonio informativo legato al singolo dato che permette all'utente di avere a disposizione tutto quanto è conosciuto per quel dato. Evitando di rimandare al fondo del ciclo di vita l'inserimento di tutte le informazioni, ma piuttosto inserendole lungo tutto il ciclo di vita a mano a mano che ciò è possibile, presenta un duplice vantaggio: da un lato in ogni momento tutte le informazioni raccolte sono disponibili e dall'altro si rende meno onerosa l'attività di raccolta dei metadati stessi.

19 Pagina 19 di 22 Acquisizione / Modifica / Aggiornamento Esistono diverse modalità per l'acquisizione dei dati territoriali: digitalizzazione, scannerizzazione, import da altri formati, creazione di nuovi livelli informativi come risultato di operazioni di overlay spaziale, ecc... Vediamo di analizzarne alcune in maggior dettaglio: Acquisizione dei dati vettoriali L'acquisizione dei dati vettoriali può avvenire per digitalizzazione manuale su digitizer o a video di elementi presenti su supporti cartacei o su immagini raster utilizzate come sfondo. Questa modalità, in particolare quella che prevede l'utilizzo di immagini raster di sfondo rappresenta una delle modalità più utilizzate per l'acquisizione di informazioni alla scala 1:10000 per quello che riguarda la Regione Piemonte. L'immagine di sfondo in questo caso è la Carta Tecnica Regionale in formato raster derivata dalla carta al tratto realizzata a partire da foto aeree del Dalla carta al tratto, oltre all'immagine raster, sono stati tratti diversi livelli vettoriali. Scannerizzazione E' possibile utilizzare scanner per creare immagini da sottoporre in seguito a processi di digitalizzazione. Notare, in questi casi, che nel caso in cui il supporto di partenza sia il risultato di un'operazione di ridisegno particolarmente accurata, il processo di vettorializzazione può avvenire avvalendosi di particolari strumenti software in grado di effettuare un inseguimento automatico di linee.

20 Pagina 20 di 22 Vettorializzazione E' possibile utilizzare immagini raster per produrre dati vettoriali, interpretando le informazioni contenute nell'immagine raster.

21 Pagina 21 di 22 Telerilevamento Il telerilevamento è un'insieme di tecniche, strumenti e mezzi interpretativi che, tramite l'utilizzo di immagini da satellite /e/o aeree, permette di estrarre informazioni in forma analitica o digitale. L'uso dei dati telerilevati è particolarmente utile in quanto le immagini da satellite permettono di mappare la superficie del suolo sia a scala regionale sia a scala globale. Tali dati inoltre permettono di documentare i cambiamenti subiti dall'ambiente. Esempio di immagine SPOT Esempio di immagine LANDSAT

22 Pagina 22 di 22 Altre tecniche E' possibile generare nuova informazione territoriale utilizzando alcune delle funzionalità di analisi offerte dagli strumenti GIS: operazioni di overlay spaziale, generazione di aree di rispetto, selezione automatica sulla base del valore di alcuni attributi, ecc... Verifica La fase di verifica dell'informazione acquisita, modificata o aggiornata è fondamentale per garantire la correttezza e la qualità del dato stesso. Queste caratteristiche in realtà, qualora non fossero garantite, potrebbero dare origine a ripercussioni ben più gravi: abbiamo infatti visto che in un dato geografico esistono delle relazioni (connettività, adiacenza, intersezione, contenimento, ecc.. ), che stanno alla base delle analisi che è possibile effettuare utilizzando l'informazione territoriale: l'uso di un dato non corretto o di non buona qualità, inficia qualunque processo decisionale che si basi sull'utilizzo di tale tipologia di informazione!!! La verifica deve quindi sempre essere svolta. Abbiamo anche visto che l'informazione territoriale è caratterizzata da una dualità di informazione, la componente geografica e quella dei dati associati. Entrambe tali componenti devono essere quindi verificate. La verifica può avvenire in modalità diverse, in modo manuale, automatico, semi-automatico, a campione, ecc... e tale modalità, unitamente ai risultati ottenuti, deve essere riportata nelle informazioni relative ai metadati. E' possibile ricorrere alle funzionalità di controllo di alcune caratteristiche del dato che molti strumenti GIS hanno per controllare potenziali situazioni di errore. Completamento Metadati Terminata la fase di verifica, è necessario provvedere al completamento della descrizione dell'informazione disponibile sul dato. Sarebbe opportuno non rimandare tutta tale operazione a tale fase. La raccolta dei metadati è infatti un'attività spesso lunga ed onerosa, renderla distribuita lungo tutto il ciclo di vita del dato contribuisce da un lato a rendere tale informazione, o almeno una sua parte via via sempre più ricca, sempre disponibile, e dall'altro a rendere meno oneroso il completamento di tale attività, che altrimenti rischia di essere sempre tralasciata. Nell'ambito della Regione Piemonte è stato adottato uno standard Europeo di descrizione dei metadati geografici che è conforme a quanto indicato dal Technical Committee CEN/TC 287 Geographic Information. Uso / Distribuzione Terminata la fase di verifica e di completamento dei metadati, il dato territoriale è pronto per essere utilizzato. L'uso può essere di tipo diverso: Analisi GIS Produzione cartografica Creazione Reports Query Utilizzo in applicazioni "tradizionali" che necessitino di mapping territoriale... Tutti gli utilizzi sono da intendere a livelli di complessità diversi, da semplici applicazioni stand-alone, sino ad applicazioni enterprise multilivello o su web.