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2 Note biografiche e crediti Autore Valerio Noti, laureato in Geologia, dottore di ricerca in Scienze della Terra, è socio fondatore di TerreLogiche srl. Si occupa di Sistemi Informativi Geografici dalla metà degli anni 90 con particolare attenzione al settore open source. Ha realizzato e coordinato numerosi progetti di gestione e analisi di dati territoriali per pubbliche amministrazioni ed enti di ricerca. Docente freelance su GIS e tecnologie geoinformatiche, tiene corsi e conferenze presso università, enti pubblici, aziende. CoAutori Raffaele Battaglini, geologo, socio fondatore di TerreLogiche srl. Ha esperienza ventennale nel monitoraggio geochimico e isotopico delle matrici ambientali e nel trattamento geostatistico dei dati. Ha partecipato a numerosi progetti con enti di ricerca nazionali ed esteri. Marco Capitani, geologo, dottore di ricerca in Scienze della Terra, dal 2002 collabora in ambito universitario in progetti connessi con la valutazione del rischio di frana attraverso metodologie GIS. Margherita Di Leo, borsista alla Commissione Europea, JRC. È ingegnere per l ambiente e il territorio con un dottorato in Metodi e tecnologie per il monitoraggio ambientale. È membro del Project Steering Committee di GRASS e OSGeo charter member. Flavio Lupia, geologo ed ingegnere informatico. Dal 2003 si occupa di geomatica e di modelli per lo sviluppo di analisi agro-ambientali. Dal 2006 svolge attività di ricerca e coordina diversi progetti presso l Istituto Nazionale di Economia Agraria di Roma. revisore Antonio Falciano, ingegnere ambientale e master in GIS e Telerilevamento presso l Università degli Studi della Basilicata. È freelance con esperienza ultradecennale in geomatica con strumenti GFOSS, amministra gvsig Italian e scrive sul blog TANTO. Il dataset geografico a cui fanno riferimento i capitoli dal 2 al 14 e il capitolo 17 comprende dati messi a disposizione dal Geoportale della Regione Toscana (GEOscopio) con Licenza Creative Commons Attribuzione 3.0 (CC-BY) o Attribuzione-Condividi allo stesso modo 3.0 Italia (CC-BY-SA). Copia delle singole licenze è disponibile all interno delle cartelle del dataset. I dati relativi all esercizio del capitolo 16 sono pubblicati ed accessibili all interno del lavoro scientifico citato nel testo.

3 Valerio Noti GIS Open Source per geologia e ambiente analisi e gestione di dati territoriali e ambientali con qgis Dario Flaccovio Editore

4 Valerio Noti GIS open source per geologia e Ambiente ISBN by Dario Flaccovio Editore s.r.l. - tel Prima edizione: ottobre 2014 Salerno, Giovanni <1975-> Map design per il GIS : guida alla realizzazione di cartografie professionali / Giovanni Salerno. - Palermo : D. Flaccovio, ISBN Cartografia Impiego [degli] elaboratori CDD-22 SBN Pal CIP - Biblioteca centrale della Regione siciliana Alberto Bombace Stampa: Tipografia Priulla, Palermo, ottobre 2014 ringraziamenti Ringrazio Antonio Falciano per la revisione del libro e per i preziosi suggerimenti. Raffaele Battaglini, Marco Capitani, Margherita Di Leo, Flavio Lupia per i contributi relativi ai capitoli applicativi. Marta Tringali per il supporto nell organizzazione e nella rielaborazione grafica e testuale del libro. Roberto Rubegni per gli importanti spunti sull utilizzo dei GIS nella libera professione. Alessandro Tringali per l aiuto fornito nella realizzazione di alcune immagini. Giovanni Righini per il supporto operativo durante la stesura del libro. Silvia, Filippo e Petra per la pazienza e l incoraggiamento. Nomi e marchi citati sono generalmente depositati o registrati dalle rispettive case produttrici. L editore dichiara la propria disponibilità ad adempiere agli obblighi di legge nei confronti degli aventi diritto sulle opere riprodotte. La fotocopiatura dei libri è un reato. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume/fascicolo di periodico dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n Le riproduzioni effettuate per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale possono essere effettuate solo a seguito di specifica autorizzazione rilasciata dagli aventi diritto/dall editore.

5 5 INDICE Prefazione Premessa 1. Sistemi informativi geografici: concetti fondamentali 1.1. Introduzione... pag Concetti fondamentali dei GIS...» Oggetti e georeferenziazione...» Organizzazione dei dati in layer...» Rappresentazione dei dati: modelli vettoriale e raster...» Il database degli attributi...» Tipologie di dati...» Il concetto di scala in un GIS: la scala nominale...» I metadati...» La problematica cartografica...» Dare una forma alla Terra...» Proiettare l ellissoide sul piano...» Assegnare le coordinate...» Il registro EPSG...» Conversioni e trasformazioni tra sistemi...» I sistemi geodetico-cartografici utilizzati in Italia...» I codici EPSG dei sistemi utilizzati in Italia...» Il sistema Roma40 Gauss-Boaga...» Il sistema ED50 UTM...» Il sistema WGS84 UTM...» Il nuovo sistema ETRF 2000 (2008.0)...» Conversione di coordinate tra sistemi di riferimento...» Bibliografia...» Introduzione a QGIS 2.1. I software GIS...» Cos è QGIS...» Download del software e procedura di installazione...» Versione utilizzata...» Sistemi Microsoft Windows...» Sistemi Linux...» Sistemi Mac OS X...» Primo avvio di QGIS e preferenze del sistema...» Avvio del software...» Modifica della lingua...» Sistema di riferimento (SR) predefinito...» L interfaccia utente di QGIS...» Sezioni dell interfaccia...» 47

6 6 GIS Open Source per geologia e ambiente La gestione dei pannelli...» Le barre degli strumenti...» I plugin di QGIS...» Supporto per gli utenti e documentazione...» Il progetto GIS e il caricamento dei primi layer 3.1. Salvare un progetto e aggiungere dati geografici...» Salvataggio di un nuovo progetto...» Caricamento di uno shapefile...» Gli strumenti di navigazione...» La barra degli strumenti orientazione della mappa...» Configurazione della panoramica...» Il progetto di QGIS...» Le proprietà del progetto...» I collegamenti ai dati esterni: percorsi assoluti e relativi...» Simbologia iniziale nel caricamento dei geodati...» L incompatibilità tra progetti di diversi software GIS...» I formati GIS: non solo Shapefile 4.1. Librerie di riferimento e tipologie di archiviazione...» Formati vettoriali...» ESRI Shapefile...» Altri formati vettoriali...» Formati raster...» I database spaziali...» Gestione dei layer vettoriali e raster 5.1. Apertura di un progetto esistente e caricamento di geodati vettoriali» Gestione dei layer nella legenda...» Visibilità e stato di attività di un layer...» Ordine di visualizzazione dei layer...» Dove, cosa, come...» Proprietà di un layer vettoriale...» Modifica della simbologia di un layer vettoriale (simbolo singolo)...» Caricamento e gestione di layer raster...» Gestione delle trasparenze nelle sovrapposizioni raster-vettoriale...» Altre operazioni utili sui layer...» Raggruppare più layer...» Rinominare e rimuovere un layer...» Duplicazione e inclusione dei layer...» Il pannello browser...» 82

7 Indice La gestione dei sistemi di riferimento (SR) in QGIS...» Tecniche di allineamento degli SR...» Conversione definitiva del sistema di proiezione...» Assegnazione del sistema e file.prj...» I world file dei layer raster...» La riproiezione al volo...» Salvataggio ed esportazione di un layer...» Tabelle degli attributi e interrogazioni 6.1. La tabella degli attributi di un layer vettoriale...» Selezione degli oggetti e collegamento con database...» Strumenti della barra degli attributi...» Modalità di selezione degli oggetti...» Scheda informazioni e suggerimenti mappa...» I tipi di dati nelle tabelle...» Le interrogazioni (filtri)...» Esempio di interrogazione: ricerca delle frane attive...» Esportazione dei risultati in un nuovo layer...» Altri esempi di filtri...» Gli operatori like e ilike...» I sottoinsiemi di geometrie...» Le join tabellari...» Bibliografia...» Simbologia dei dati vettoriali e tecniche di rappresentazione 7.1. La vestizione dei geodati...» Simbologia categorizzata ( valori unici )...» La personalizzazione dello stile...» Selettore dei simboli e scale di colore...» Salvataggio e recupero degli stili...» Simbologia graduata ( intervalli di valori )...» La classificazione su base quantitativa...» Procedura di generazione di una legenda graduata...» Modalità di rappresentazione nella simbologia graduata...» Altre tipologie di stile...» Etichettatura dei geodati e diagrammi...» Autoetichette da database...» Diagrammi...» Bibliografia...» Carte Tecniche Regionali (CTR) e servizi web 8.1. Produzione regionale e accessibilità al dato...» Inquadramento...» 126

8 8 GIS Open Source per geologia e ambiente 8.3. Formati dati e sistemi di proiezione...» Esempio di gestione di una base CTR in ambiente GIS...» Utilizzo dei servizi web (WMS, WFS, WCS)...» Come georeferenziare una cartografia 9.1. L importanza della georeferenziazione...» Procedura di georeferenziazione...» Il georeferenziatore di QGIS...» Inserimento dei Ground Control Points (GCP)...» Le impostazioni di trasformazione...» Minimizzare gli errori con l analisi degli RMS...» Editing dei layer e tecniche di digitalizzazione Creazione di un nuovo layer...» Procedure di editing...» Entrare e uscire dalla sessione di editing...» Digitalizzazione ed eliminazione di elementi grafici...» Modifica di geometrie esistenti...» L utilizzo degli snap e il completamento automatico dei poligoni...» Le opzioni di snapping...» Il mantenimento della topologia...» Il completamento automatico dei poligoni...» Altre operazioni di editing avanzato...» Perforazioni su oggetti esistenti...» Taglio di oggetti e suddivisione in parti...» Editing tabellare...» Le modalità di data entry in tabella...» Calcolo di area e perimetro con il calcolatore di campi...» Modifica della struttura tabellare...» Gli hyperlink...» Consigli utili per digitalizzare in sicurezza e in modo speditivo...» Creazione di un layer a partire da un file di testo...» Procedure di stampa e generazione dei layout La tavola di stampa...» Introduzione...» Preparazione del progetto GIS...» Avvio della procedura di stampa...» Inserimento della mappa...» Aggiunta di altri oggetti al layout...» La legenda...» Barra di scala, freccia nel nord, immagini, etichette» Completamento della procedura di stampa...» 175

9 Indice Stampa e salvataggio dei modelli...» Il gestore delle stampe...» L atlante...» La consegna di un progetto GIS Consigli pratici per la realizzazione di un progetto GIS...» Ottimizzare il lavoro...» Cartografia di riferimento e scala nominale...» Sistemi di riferimento...» Specifiche e metadati...» Suddivisione dei geodati in layer e simbologia...» Digitalizzazione in ambiente GIS...» Digitalizzare in ambiente CAD...» Gestione dei percorsi...» La strategia di backup...» Il geoprocessing Generalità...» QGIS e il geoprocessing...» Panoramica...» Il plugin GRASS...» Menu vettore (geoprocessing vettoriale)...» Menu raster (geoprocessing raster)...» Il plugin Processing (geoprocessing raster e vettoriale)...» Principali tecniche di geoprocessing vettoriale...» Analisi di prossimità: buffer...» Operazioni di overlay...» Definizioni e utilizzo...» Clip...» Differenza...» Intersezione...» Unione...» Merge...» Dissolve...» Poligono convesso (Convex hull)...» Join spaziale (Spatial Join)...» Poligoni di Voronoi (Thiessen)...» Query spaziali...» Definizione...» Esempio di query spaziale: ricerca di edifici in area di rispetto fluviale...» Il geoprocessing raster...» Introduzione...» 208

10 10 GIS Open Source per geologia e ambiente Geoprocessing raster o vettoriale?...» Map Algebra...» Conversioni vector-raster (rasterizzazione)...» Simbologia dei layer raster (Stile)...» Ritaglio di raster (Clip)...» Il calcolatore raster...» Maschere di analisi (Mask)...» Riclassificazione (Reclass)...» Conversione raster-vector (vettorializzazione)...» Analisi di prossimità raster...» Altre operazioni di geoprocessing raster...» Unione di layer raster (merge)...» Ricampionamento...» Statistiche zonali...» Campionamento di un raster su punti vettoriali..» Bibliografia...» Superfici statistiche e modelli digitali di elevazione (DEM) Le superfici statistiche...» Definizioni...» Determinismo e geostatistica...» Classi di interpolatori...» Principali algoritmi di interpolazione deterministica...» Inverse Distance Weighted (IDW)...» Natural Neighbor...» Trend...» Spline...» Altri algoritmi di interpolazione deterministica...» I modelli digitali di elevazione (DEM)...» Definizioni...» Utilizzo dei DEM nelle Scienze della Terra...» Produzione dei DEM...» Modalità di archiviazione dei DEM: grid e TIN...» Formati di dati...» Analisi morfologiche e morfometriche derivate da DTM...» Caricamento di un DTM...» Estrazione di curve di livello da un DTM...» Carta di hillshade o shaded relief...» Carta delle pendenze (slope)...» Carta dell esposizione dei versanti (aspect)...» Carta delle fasce altimetriche...» Curvatura delle superfici...» Indici topografici...» 261

11 Indice Riconoscimento automatico delle forme...» Estrazione di profili topografici...» Analisi di visibilità...» Calcolo volumetrico...» Intersezione tra un DTM e un piano geologico...» Proiezione di misure di strato su una sezione geologica...» Costruzione di una superficie con metodi deterministici...» Superfici raster (grid)...» TIN...» Visualizzazione tridimensionale dei geodati...» Bibliografia...» Elementi base di geostatistica Introduzione...» Differenze tra approccio deterministico e approccio geostatistico...» Il variogramma e la variografia...» Introduzione alla variografia, studio della correlazione spaziale di una variabile...» La variogram cloud...» Il variogramma sperimentale...» Il variogramma modello...» Variogrammi in presenza di anisotropie...» Comportamento del variogramma all origine...» Modellazione del variogramma...» Il kriging...» Introduzione...» Esempio di funzionamento del kriging...» Bibliografia...» Esempio di modellazione geostatistica di parametri geochimici in ambito GIS Introduzione...» Procedura di elaborazione...» Descrizione del dataset...» Caricamento dei punti di misura in SAGA...» Costruzione della Variogram Cloud...» Realizzazione del variogramma sperimentale...» Modellazione del variogramma...» Processo di stima: il kriging...» Bibliografia...» Studio della morfometria dei bacini idrografici attraverso analisi GIS I geoalgoritmi per la modellazione idrologica...» Esempio di utilizzo del modulo r.watershed...» 315

12 12 GIS Open Source per geologia e ambiente Area di studio...» Descrizione e impostazione dei parametri di input ed output» Individuazione della soglia ottimale per l estrazione dei bacini idrografici...» Analisi e rappresentazione dei risultati...» Vettorializzazione dei risultati...» Conversione in formato vettoriale dei bacini idrografici...» Conversione in formato vettoriale del reticolo idrografico.» Aggregazione di sottobacini...» Criticità...» Bibliografia...» Tecniche di analisi spaziale per la zonazione della suscettività di frana Introduzione...» Analisi condizionale...» Descrizione della metodologia...» Valutazione della capacità predittiva dei modelli...» Procedura di costruzione e validazione dei modelli...» Definizione delle carte di unità di condizioni uniche (UCU)» Calcolo delle densità di frana...» Realizzazione delle carte di suscettività...» Scelta del modello migliore (validazione)...» Bibliografia...» Metodologie GIS per l individuazione delle aree potenzialmente interessate da fenomeni di esondazione dei corsi d acqua Introduzione...» Controllo delle piene e valutazione del rischio idraulico...» Valutazione preliminare su ampia scala...» Estrazione dei parametri significativi ai fini dello studio idrologico» Studio idrologico...» Simulazione idraulica...» Conclusioni...» Bibliografia...» 349

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