Ing. Alessandro Putaggio

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1 PROVINCIA REGIONALE DI TRAPANI UFFICIO DEL PIANO EX ART. 12 L.R. 9/86 NODO PROVINCIALE SISTEMA INFORMATIVO TERRITORIALE REGIONALE EGIONALE Acquisizioni dati territoriali Giornata di Formazione sui Sistemi Informativi Territoriali per la gestione dei dati territoriali e cartografici. Trapani, 25 giugno 2012

2 Lo Scanner Uno scanner è uno strumento in grado di trasformare un informazione disponibile su supporto cartaceo in una matrice di pixel. L immagine originaria viene suddivisa in un insieme di elementi quadrati (picture element o pixel) e a ciascuno di essi viene associato un numero che esprime il valore di riflettanza (o in alcuni casi di trasparenza) dello stesso pixel. L immagine è così trasformata in un insieme di numeri che possono essere memorizzati, elaborati, trasmessi e ricomposti in un video in modo da ricreare un immagine simile a quella reale.

3 Lo Scanner Un elemento tecnico caratteristico di uno scanner è la risoluzione, cioè la dimensione dei pixel usata per suddividere l immagine. Le apparecchiature più comuni operano con risoluzione da 75 a 2400 ppi (punti per pollice) corrispondenti a circa 3 e 96 punti per mm. Un elemento caratteristico di uno scanner è la capacità di acquisire un immagine in bianco e nero o a colori; nel secondo caso vengono formate tre immagini, una per ciascuno dei tre colori Rosso-verde-Blu. In genere il valore associato ad un pixel (sia in bianco e nero che a colori) viene codificato con 8 bit, e può dunque assumere valori da 0 a 255. alcuni sensori utilizzano un numero più elevato di bit, permettendo così risoluzioni cromatiche più elevate.

4 Lo Scanner Alcune immagini rasterizzate utilizzano soltanto due valori per codificare i colori. Si tratta di immagini dove l informazione non ha bisogno di una modulazione di colore, ma piuttosto identificare dove è presente o meno un certo colore. Il caso tipico è quello della scrittura, che utilizza solo il colore nero su di uno sfondo bianco, riducendo così il problema al trattamento di due soli colori (immagini bitmap).

5 La scansione

6 La scansione Es carta 1: acquisita a 300 dpi: 1 pixel rappresenta realmente un quadrato di circa 0.85 m di lato

7 La scansione Se si vuole minimizzare la perdita di definizione delle linee rispetto alla versione su carta stampata, la densità di acquisizione (dpi= dot per inch) deve garantire una dimensione del pixel non maggiore dello spessore della linea più sottile, ma senza esagerare (non più piccolo della metà). Esempio: per una aereofotogrammetria (disegno al tratto) in cui si voglia mantenere una definizione di 0.1 mm, la dimensione del pixel potrà essere scelta tra 0.05 e 0.1 mm, da cui 25.4 (mm/pollice) / 0.05 (mm/pixel) = 508 (pixel/pollice) -> 500 dpi 25.4 (mm/pollice) / 0.10 (mm/pixel) = 254 (pixel/pollice) -> 250 dpi

8 La scansione Per quanto riguarda il tipo di scansione (al tratto, a toni di grigio o a colori), se l uso è finalizzato solo come sfondo per la stampa o per la digitalizzazione, occorre tenere presente: A) La forma grafica della mappa cartacea (al tratto, con sfumature, a colori,..) B) Le finalità di utilizzo del file acquisito (sfondo per stampe, per vettorializzazione a video, etc.) C) La disponibilità di memoria di massa e di capacità di elaborazione del sistema hw+sw

9 Acquisizioni dati territoriali a video Inserimento immagine raster - Georeferenziazione (se non geroreferenziata) - Digitalizzazione Questo tipo di acquisizione gestisce, come documenti di ingresso, foto aeree, immagini telerilevate da satellite e immagini cartografiche. In certi casi i dati di origine sono già in forma numerica in altri devono essere rasterizzate e comunque sempre georeferenziate. L operazione consiste nel visualizzare su monitor l immagine rasterizzata e nel tracciare bordi di aree, linee o punti in corrispondenza degli oggetti che si intende acquisire. Avendo prima georeferenziato l immagine i dati vettoriali acquisiti saranno memorizzati con coordinate dello stesso sistema di riferimento dell immagine. L acquisizione di elementi vettoriali da cartografia esistente è un procedimento relativamente semplice. Quando invece si tratta di acquisire dati da una foto aerea o da un immagine telerivata da satellite sono necessarie competenze specialistiche.

10 Acquisizioni dati vettoriali tramite scanner da cartografia esistente Il documento di partenza è una cartografia disegnata o un qualunque altro documento metrico dove sono state disegnate entità territoriali. In pratica un particolare esemplificativo del documento di partenza può apparire come un tratto di linea disegnato su di uno sfondo bianco. Questa entità dopo un processo di rasterizzazione appare come una matrice.

11 Acquisizioni dati vettoriali tramite scanner da cartografia esistente Nell esempio in figura immaginiamo di aver rasterizzato un tratto di penna ad una risoluzione di 300 ppi. Immaginando che i valori dei pixel siano compresi tra 0 (bianco) e 100 (nero), si vede che sullo sfondo sono presenti valori relativamente bassi mentre dove passa la linea i valori sono più alti. L obiettivo del trattamento è di ottenere un elemento vettoriale che corrisponda il più possibile all elemento originale.

12 Acquisizioni dati vettoriali tramite scanner da cartografia esistente Questa operazione richiede una sequenza di passaggi : Trasformazione dei valori dei pixel dell immagine da un intervallo ampio (0-100 nel nostro caso) ad un intervallo binario (0-1) Trattamento dell insieme dei pixel con valore 1 in modo da trasformare il tratto di pixel che descrive la linea disegnata in un insieme di pixel allineati ma con spessore minimo Vettorializzazione del risultato ottenuto

13 Confronto tra tecniche di acquisizione Le principali tecniche sono : acquisizione manuale tramite tavolo digitalizzatore acquisizione manuale a video acquisizione tramite rasterizzazione Le prime due tecniche sono caratterizzate da una forte presenza dell operatore e sono pertanto da preferirsi in tutti i casi in cui siano presenti ambiguità di qualsiasi genere (scarsa qualità dell immagine, esigenze di estrema affidabilità del dato, etc.). La terza tecnica, caratterizzata da automazioni più o meno accentuate è da preferirsi in tutti i casi in cui non esistono elementi decisionali in quanto il documento da cui si acquisisce l informazione non presenta ambiguità.

14 La Georeferenziazione I diversi sistemi di riferimento (DATUM) adottati nel tempo in Italia nella produzione cartografica, determinano sensibili spostamenti delle coordinate dei punti rappresentati. In alcuni casi lo spostamento è evidente E indispensabile conoscere il datum del supporto cartografico adottato e convertire, mediante appropriati algoritmi, le coordinate dei punti trattati successivamente.

15 La Georeferenziazione Il termine georeferenziazione ereditato dalla lingua inglese (Georeferencing ) indica : il corretto posizionamento dei dati e conseguentemente delle informazioni associate, in determinato sistema di riferimento geografico E indispensabile conoscere il sistema di riferimento adottato e convertire le coordinate, se necessario, per evitare errori nella rappresentazione delle informazioni

16 La Georeferenziazione In modo operativo si basa su una equazione che lega le coordinate vecchie con le nuove. Tale equazione viene ricavata da dei punti (GCP Ground Control Points) individuati sia come coordinate immagine (riga e colonna) che come coordinate geografiche. I punti di controllo per una corretta georeferenziazione devono essere minimo 4 per poter calcolare un errore stimato che rappresenta la differenza tra dove dovrebbe trovarsi il punto di controllo e dove è stato individuato. Un errore troppo grande lo si può ridurre aumentando i punti di controllo.

17 La Georeferenziazione I passaggi del processo di Georeferenziazione 1. Determinazione di alcuni punti detti di controllo 2. Creazione di una matrice di output, definita in termini di coordinate geografiche 3. Calcolo, attraverso le funzioni di trasformazione, delle coordinate immagine di ogni cella della matrice appena creata 4. Trasferimento del valore di ogni pixel dell immagine alla cella corrispondente nella matrice di output I GPC normalmente scelti sono punti di facile individuazione, sia sulla cartina che sull immagine: Incroci tra strade Ponti Edifici isolati

18 La Georeferenziazione Software per Georeferenziazione

19 Acquisizione da Google Earth KMZ

20 Acquisizione da Google Earth.GPX.shp

21 Acquisizione da Google Earth 1. Avviare ArcGIS on line 2. Aggiungere alcuni servizi 3. Importare gpx

22 Acquisizione da Google Earth

23 Elaborazioni con software GIS: AdB Toolbox

24 Elaborazioni con software GIS: AdB Toolbox

25 Elaborazioni con software GIS: AdB Toolbox

26 Elaborazioni con software GIS: AdB Toolbox

27 Approfondimenti Provincia Regionale di Trapani Via Osorio, Trapani Tel Fax Per la realizzazione di questo testo è stato utilizzato anche materiale reperito in Rete, in parte proveniente da aziende impegnate nello sviluppo di questo tipo di software ed in parte da materiale didattico utilizzato nei corsi universitari

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