Università degli Studi di Salerno - Facoltà di Ingegneria A.A Laurea Magistrale in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio

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1 Università degli Studi di Salerno - Facoltà di Ingegneria A.A Laurea Magistrale in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio Corso di Frane Prof. ing. Michele Calvello Sistemi Informativi Territoriali (GIS)

2 Il gruppo di lavoro GIS del gruppo di geotecnica del DICIV Chi siamo Prof. Michele Calvello Ing. Livia Arena Ing. Giuseppe Castorino Ing. Giovanna De Chiara Ing. Maria Della Sala Ing. Luca Piciullo Sul web Blog sui Sistemi Informativi Territoriali del gruppo di geotecnica dell Università di Salerno GIS come fare per è un blog sui Sistemi Informativi Territoriali, informale e non strutturato, ideato e aggiornato da alcuni ricercatori del gruppo di geotecnica del Dip. di Ingegneria Civile dell Università di Salerno. Il sito si propone di essere uno strumento web multifunzione (supporto alla didattica, supporto alla ricerca, divulgazione) nell ambito delle attività GIS sviluppate all interno del gruppo.

3 Sistemi informativi territoriali > Dispense Approfondimenti Gis e Ambiente. Graci et al. (2009). Dario Flaccovio Editore, 270pp.

4 Che cos è un GIS? Un GIS (Geographical Information Systems) è un sistema di hardware, software e procedure che permette di creare, gestire, elaborare, analizzare e rappresentare geodati per la soluzione di problemi complessi che riguardano la pianificazione e la gestione delle risorse e del territorio (Graci et al. 2009). Fonte immagine:

5 Che cos è un GIS? SIT (Sistema Informativo Territoriale) GEOGRAFICO sta ad indicare che la localizzazione dei dati è nota o può essere calcolata in termini di coordinate geografiche (latitudine e longitudine). INFORMATIVO indica che i dati sono organizzati in modo tale da fornire informazioni tabellari o grafiche e risposte ad interrogazioni interattive. SISTEMA implica che un GIS è costituito da varie componenti funzionali correlate, per l'inserimento, l'organizzazione, la manipolazione, la trasformazione, la visione, la combinazione, l'interrogazione, la modellizzazione e la restituzione dei dati nella forma voluta. Graci et al. (2009)

6 Che cos è un GIS? I GIS gestiscono la corrispondenza tra gli attributi degli elementi e le geometrie che li rappresentano e permettono di utilizzare le relazioni spaziali tra i diversi elementi. In particolare i GIS permettono di: Gestire cartografia tramite computer Georeferenziaziare i dati (attribuire ad ogni elemento le sue coordinate spaziali reali) Effettuare collegamenti tra informazioni di diversa natura Elaborare le informazioni (attraverso associazioni e sovrapposizioni) sulla base di finalità prefissate Lavorare con diverse scale di riferimento Immagini: Graci et al. (2009)

7 Geodati Informazioni geografiche e territoriali spazialmente riferite Si compongono di due categorie di oggetti: gli elementi grafici le informazioni descrittive ad esso associate, che li qualificano e ne quantificano determinate caratteristiche (attributi) ELEMENTI GRAFICI ATTRIBUTI Fonte immagine: Graci et al. (2009)

8 Elementi grafici Elementi geometrici rappresentati secondo due principali formati di dati Formato vettoriale: organizzato secondo punti, linee e poligoni Formato raster: organizzato per celle elementari di informazione in una tassellazione regolare del territorio Esempio di tematismo in formato vettoriale Esempi di tematismi in formato raster Fonte immagini: Graci et al. (2009)

9 Formato vettoriale Caratteristiche Geometria rappresentazione cartografica degli oggetti, forma (punto, linea, poligono) e posizione Topologia relazioni reciproche tra gli oggetti (connessione, adiacenza, inclusione ecc ) Informazioni Dati (numerici, testuali ecc ) associati agli oggetti I formati vettoriali sono usati per rappresentare dati discontinui, ad esempio: ubicazione dei cassonetti dei rifiuti di una città infrastrutture viarie carta dell'uso del suolo carta inventario dei fenomeni franosi Graci et al. (2009)

10 Formato raster Caratteristiche Il dato raster permette di rappresentare il mondo reale attraverso una matrice di celle, generalmente di forma quadrata o rettangolare, dette pixel. A ciascun pixel sono associate le informazione relative a ciò che esso rappresenta sul territorio. La dimensione del pixel è indicativa della precisione del dato. I raster sono adatti alla rappresentazione di dati continui, ad esempio un modello digitale di elevazione o una carta delle pendenze dei versanti. È possibile convertire un tematismo vettoriale in un tematismo raster (e viceversa) Immagine: Graci et al. (2009)

11 Formati dei dati in un software GIS Formati vettoriali Shapefile (*.shp, *.shx, *.dbf) MapInfo file (*.mif, *.tab) Altri formati proprietari Formati raster Immagini (tif e tfw, jpg e jpw, ) Grid arcinfo (formato esclusivo di esri) Asciigrid, *ASC (formato di interscambio) Altri formati proprietari Entrambi i formati Geodatabase (access, Postgres-postgis, oracle spatial ecc.)

12 Dati in formato raster e vettoriale: vantaggi e svantaggi

13 Georefenziazione Per il corretto utilizzo delle informazioni tematiche è necessario georiferire gli elementi grafici presenti in un GIS. La georeferenzazione è la procedura di attribuzione di coordinate ai punti di una mappa (vettoriale o raster). Comporta la esatta collocazione geografica della mappa su un area della superficie della terra attraverso opportuni sistemi di riferimento geografico e sistemi di proiezione. Immagini:

14 Sistemi di riferimento e coordinate La posizione geografica di un punto sulla Terra può essere definita come la sua posizione relativa ad una superficie di riferimento: geoide (superficie equipotenziale del campo di gravità) o ellissoide biassiale. Datum o sistema geodetico di riferimento Modello matematico della Terra che usiamo per definire le coordinate geografiche dei punti (per un ellissoide biassiale sono necessari 8 parametri: 2 di forma e 6 di posizione ed orientamento) I sistemi di riferimento più usati in Italia sono: ROMA40 (ellissoide di Hayford orientato a Roma, Monte Mario) ED50 European Datum 1950 (ellissoide di Hayford orientato a Postdam) WGS84 World Geodetic System 1984 (basato sull'elissoide GRS80) ETRS89 European Terrestrial Reference System (basato sull'elissoide GRS80)

15 Sistemi di riferimento e coordinate Esigenze di rappresentazione del territorio su carta (cartografia) generano la necessità di definire delle proiezioni della superficie tridimensionale di riferimento su superfici che possano essere rese piane. La maggior parte della cartografia a grande scala utilizza la rappresentazione conforme di Gauss, detta anche di Mercatore trasversa, isometrica (assenza di deformazioni) lungo il meridiano su cui si sceglie di centrare la rappresentazione. In uno stesso Datum si possono usare molti sistemi di coordinate piane. Sistemi di coordinate piane associati ai sistemi geodetici più usati in Italia: Gauss-Boaga (ROMA40) UTM-ED50 (ED50) UTM-ETRF89 e UTM-ETRF2000 (ETRS89)

16 Sistemi di riferimento e coordinate La quota s.l.m. geoidica non corrisponde alla quota ellissoidica. Di prassi, alle coordinate cartografiche è sempre associata la quota geoidica. Coordinate geografiche nei sistemi ROMA40 ed ED50 è di norma associata la quota geoidica nel sistema WGS84 si accompagnano alla quota ellissoidica (fornita da determinazioni GPS)

17 Rappresentazione digitale della morfologia del territorio Modalità di rappresentazione tridimensionale del terreno in formato digitale Modello vettoriale TIN (Triangulated Irregular Network) Griglia raster a maglia regolare DEM (Digital Elevation Model) DTM (Digital Terrain Model) DSM (Digital Surface Model)

18 Rappresentazione digitale della morfologia del territorio Il modello TIN rappresenta la superficie con triangolari piani i cui vertici sono situati in punti di cui è nota l altezza. La densità di tali punti è funzione della complessità della superficie da rappresentare e della precisione desiderata. Il modello a griglia rappresenta la superficie mediante celle quotate le cui dimensioni devono essere adeguate a rappresentare le zone a maggiore regolarità. Coordinate: x, y, z (quota) Graci et al. (2009)

19 Rappresentazione digitale della morfologia del territorio Dal DEM possono essere ricavati facilmente numerosi altri tematismi (e.g, pendenza, curvatura, ombreggiamento, esposizione) DEM pendenza ombreggiamento esposizione

20 Software GIS Sono disponibili numerosissimi software che implementano funzionalità GIS. Classificazione dei software GIS generici: sono in grado di svolgere tutte o la maggior parte delle funzioni di un GIS, funzioni più specialistiche sono spesso svolte da moduli aggiuntivi; specializzati: sono sviluppati per uso in ambiti specifici (es. idrologia, marketing), ma hanno funzioni, e quindi anche uso, più generali; visualizzatori: puntano sulla facilità ed intuitività d uso e sono usati soprattutto da utenti occasionali per visualizzare dati e creare mappe; strumentali: svolgono funzioni di servizio (es. trasformazione di formati o di datum) e sono usati soprattutto in fase di produzione dei dati.

21 Software GIS commerciali: ESRI (ESRI Italia) La ESRI produce e commercializza la linea di prodotti GIS generici attualmente più utilizzata, sia in Italia che nel mondo.

22 Software GIS open source Open Source Geospatial Foundation riunisce i principali progetti GIS Free Software/Open Source Lista dei GIS Free Software/Open Source tra cui GRASS GIS (Geographic Resources Analysis Support System) ILWIS (Integrated Land and Water Information System) Quantum GIS (QGIS) può essere usato (con limitazioni) come interfaccia di GRASS