Cenni di Sistemi Informativi Geografici (parte 2)

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1 Corso di Ingegneria del Territorio Cenni di Sistemi Informativi Geografici (parte 2)

2 Almost everything that happens, happens somewhere. Knowing where something happens can be critically important. Longley et al. (2001)

3 Qual è la posizione geografica di un punto sulla Terra? E la sua posizione relativa ad una superficie di riferimento utilizzata in sostituzione della reale forma della Terra, attraverso una coppia di coordinate curvilinee e l altezza sopra la superficie di riferimento.

4 Descrizione geometrica della superficie della Terra Componente verticale geoide Componente orizzontale ellissoide Quale superficie di riferimento?

5 COSTRUIRE UN SISTEMA DI RIFERIMENTO 1.Sistema di Coordinate 2.Ellissoide 3.Datum

6 IL GEOIDE

7 IL GEOIDE E una superficie equipotenziale della forza di gravità. E determinato con riferimento al livello medio del mare E fisicamente individuabile con facilità La sua forma dipende dalla distribuzione irregolare delle masse all interno della Terra Il potenziale W del campo di forza di gravità è costante sulla superficie del geoide Non è matematicamente trattabile Le coordinate basate sul geoide si chiamano geoidiche o astronomiche

8 L ELLISSOIDE E generato dalla rotazione di un ellisse intorno al suo asse minore. L asse di rotazione coincide con l asse Z di un sistema di riferimento cartesiano, ed il piano in cui giace il cerchio generato dalla rotazione dell asse maggiore coincide con il piano XY È matematicamente trattabile

9 L ellissoide si definisce geocentrico quando verifica la condizione di tangenza ai poli ed all equatore con il geoide L asse di rotazione che lo genera coincide con l asse di rotazione terrestre Corso di Ingegneria del Territorio Cenni di Sistemi Informativi Geografici L ELLISSOIDE GEOCENTRICO Il piano XY coincide con il piano equatoriale Lo scostamento tra il geoide e l ellissoide è minimo ai poli e all equatore, ma massimo ad altre latitudini

10 L ELLISSOIDE LOCALE Per limitare lo scostamento tra geoide ed ellissoide a latitudini diverse dai Poli e dall Equatore, si introducono ellissoidi traslati La traslazione consente di realizzare la tangenza tra ellissoide e geoide in un punto baricentrico del territorio d interesse La definizione dell ellissoide locale avviene attraverso il DATUM, che rappresenta l insieme di parametri che consentono di definire univocamente origine ed orientazione dell ellissoide locale

11 Proiezioni coniche, cilindriche o piane Le proiezioni producono delle deformazioni lineari, superficiali o angolari. Corso di Ingegneria del Territorio Cenni di Sistemi Informativi Geografici PROIETTARE.. A seconda della deformazione prodotta dalla proiezione, si parla di carte equidistanti, equivalenti o conformi

12 In Italia: IL SISTEMA GAUSS-BOAGA Ellissoide di Hayford Datum geodetico Roma40 l ellissoide è orientato a Roma Monte Mario Proiezione di Gauss

13 Proiezione di Gauss Proiezione cilindrica trasversa Si distinguono due proiezioni che differiscono per i meridiani di riferimento Ogni proiezione copre una zona di 6 di longitudine Falso Est e falso Ovest: ai meridiani centrali dei fusi sono state attribuite coordinate arbitrarie di 1500 km e 2520km rispettivamente

14 Ellissoide di Hayford In Europa: IL SISTEMA ED50 Datum geodetico Potsdam, orientamento medio europeo Origine delle longitudini: Greenwich Proiezione Universal Transverse Mercator

15 Proiezione Universal Transverse Mercator Proiezione cilindrica trasversa La rappresentazione è limitata ad un fuso compreso tra due meridiani simmetrici rispetto a quello centrale Il globo è suddiviso in 60 fusi, di 6 di ampiezza in longitudine, e individuati da un numero Ciascun fuso è suddiviso in 20 fasce di latitudine di 8 in ampiezza, ed individuate da una lettera

16 Proiezione Universal Transverse Mercator

17 Proiezione Universal Transverse Mercator

18 Nel mondo: World Geodetic System 1984 Ellissoide geocentrico

19 LA POSIZIONE DI UN PUNTO NELLO SPAZIO: SISTEMI DI COORDINATE Z Meridiano zero (Greenwich) Punto P Componente Z COORDINATE CARTESIANE (X,Y,Z) b a a Y Componente Y X Componente X Equatore

20 LA POSIZIONE DI UN PUNTO NELLO SPAZIO: SISTEMI DI COORDINATE Meridiano zero (Greenwich) b Z Punto P Latitudine al Punto P COORDINATE GEOGRAFICHE (O GEODETICHE) (φ,λ, h) a a Longitudine al Punto P Piano Equatoriale

21 Sistemi di riferimento in GVSIG Definire il Sistema di Riferimento della Vista Coordinate Reference System (CRS) Utilizzare i codici EPSG: EPSG Geodetic Parameter Dataset Dataset di parametri che consentono di Definire un CRS Definire Operazioni su Coordinate (Trasformazioni e conversioni) È conforme allo standard ISO 19111

22 Sistemi di riferimento in GVSIG MEMORANDUM: Quale Codice EPSG???? Se il nostro sistema di riferimento è UTM ED50 33N UTM ED50 32N UTM WGS84 33N UTM WGS84 32N Gauss Boaga Coordinate Geografiche

23 Sistemi di riferimento in GVSIG AIUTINO: Quale coordinata per quale sistema? (focus on Basilicata) Se il nostro sistema di riferimento è UTM ED50 33N le coordinate oscillano tra e UTM ED50 32N le coordinate oscillano tra e UTM WGS84 33N le coordinate oscillano tra e UTM WGS84 32N le coordinate oscillano tra e Gauss Boaga le coordinate oscillano tra e Coordinate Geografiche le coordinate oscillano tra e 40000

24 Sistemi di riferimento in GVSIG Che succede quando aggiungiamo uno strato informativo in un altro CRS rispetto a quello della vista? RIPROIEZIONE AL VOLO

25 Sistemi di riferimento in GVSIG Come si fa a cambiare il CRS di uno strato informativo? Si fa un operazione di Geoprocesso (geoprocessing) L operazione genera un nuovo strato informativo georeferenziato nel nuovo sistema di riferimento L operazione è matematicamente esatta solo se effettuata nell ambito di uno stesso datum!!!!! (ex. Passaggio da UTM WGS84 32N ad UTM WGS84 33N) Il geoprocesso gestisce dunque solo le CONVERSIONI

26 Sistemi di riferimento in GVSIG Come si fa a cambiare il CRS di uno strato informativo (in presenza di datum differenti)??? Si ricorre all estensione JCRS L operazione genera un nuovo strato informativo georeferenziato nel nuovo sistema di riferimento (ex. Passaggio da ED 50 a Gauss Boaga) Il geoprocesso gestisce dunque anche le TRASFORMAZIONI

27 Sistemi di riferimento in GVSIG Come si fa a cambiare il CRS di uno strato informativo (in presenza di datum differenti)??? All aggiunta di uno strato informativo Si seleziona il CRS Si sceglie una trasformazione: EPSG, manuale, composta, su grigliato

28 CONCETTI DI BASI DI DATI Cos è un database (o una base di dati)?

29 CONCETTI DI BASI DI DATI Cos è un database (o una base di dati)? È una raccolta di dati non ridondanti, utilizzati per rappresentare le informazioni di interesse per un sistema informativo Un Database Management System (DBMS) è un software per la gestione di basi di dati molto grandi, condivise, persistenti, sicure ed affidabili. Grandi: le dimensioni sono >> della memoria centrale dei sistemi di calcolo utilizzati. Condivise: sono utilizzate in un ambiente multiutente Persistenti: il tempo di vita è indipendente dalle esecuzioni dei programmi che le utilizzano. Sicure: gli accessi devono essere autorizzati Affidabili: deve essere garantito il back

30 TIPOLOGIE DI BASI DI DATI Gerarchico Si basa su una struttura ad albero. Ogni ivello contiene i livelli successivi. E uno dei primi modelli di basi di dati esistenti E efficace per descrivere realtà logicamente ordinate E ridondante Reticolare Si basa su una struttura di base gerarchica Contempla la possibilità di relazioni orizzontali tra gli oggetti E caratterizzato da eccessive relazioni E poco efficiente dal punto di vista del calcolo Relazionale Si basa su una struttura in tabelle Non possono esistere righe duplicate ( Non è ridondante) L ordine delle righe può cambiare senza che cambi il significato della relazione Si basa sull integrazione della programmazione ad oggetti con le basi di dati Ad oggetti

31 DATABASE GEOGRAFICI: modelli relazionali (in genere) Due concetti principali: La RELAZIONE LA TABELLA La relazione può avere due accezioni diverse 1. Matematica: Il significato è quello della teoria degli insiemi 2. Nei Database: Associazione tra dati rappresentabile con una tabella e tradotta dall inglese RELATIONSHIP.

32 DATABASE GEOGRAFICI: modelli relazionali (in genere) Una TABELLA è una RELAZIONE quando: 1. L righe sono diverse tra loro 2. I valori di ogni colonna sono omogenei tra loro. 3. Le intestazioni delle colonne sono diverse tra loro.

33 DATABASE GEOGRAFICI: modelli relazionali (in genere) Lo schema è la parte invariante che definisce la relazione con i suoi attributi L istanza è l insieme dei valori effettivi Schema Province Nome Provincia Codice Istat Popolazione al 2001 Potenza 076 Xxx Matera 077 Xxx Napoli Xxx Benevento. Xxx Istanze

34 DATABASE GEOGRAFICI: modelli relazionali (in genere) Una relazione su uno schema è un insieme di n-uple (ovvero di righe della tabella) su un insieme di attributi. Le n-uple vengono definite anche tuple. Le tuple di una relazione vengono individuate attraverso una CHIAVE PRIMARIA, ovvero un insieme di uno o più attributi. Le tuple descrivono delle entità (ex. Le province) Le entità sono collegate tra loro da RELATIONSHIP Le relationship sono caratterizzate da una cardinalità e da una direzione

35 DATABASE GEOGRAFICI: modelli relazionali (in genere) CARDINALITA Uno a uno: Per ogni occorrenza di una entità esiste una e una sola occorrenza nell entità corrispondente Ex. Le province e la tabella SIGLE PROVINCE Uno a molti: Per ogni occorrenza di una entità esistono una o più occorrenze nell entità corrispondente Ex. Le Regioni e le Province Molti a Molti: Per ogni occorrenza di una entità esistono una o più occorrenze nell entità corrispondente e viceversa Ex. Le Province e i Fiumi

36 ALGEBRA RELAZIONALE Ovvero operatori e regole per modificare delle relazioni (che hanno attributi comuni)

37 ALGEBRA RELAZIONALE UNIONE Ex. Le Province della Campania e le Province della Basilicata Province_Campania Nome Provincia Codice Istat Pop Napoli Xxx Benevento. Xxx Caserta Xxx Avellino Salerno Xxx Xxx Province_Basilicata Nome Provincia Codice Istat Pop Potenza 076 Xxx Matera 077 Xxx UNIONE: (Province_Campania) U (Province_Basilicata)

38 Capoluoghi di Provincia Nome Provincia Agrigento Alessandria Ancona Andria Aosta Codice Istat. ALGEBRA RELAZIONALE INTERSEZIONE Nome Comune Popolazione Acerra Acireale Afragola Agrigento Albano Laziale Alcamo Alessandria Comuni con P< ab. (Capoluoghi di Provincia) U (Comuni con Pop. < ab.)

39 ALGEBRA RELAZIONALE INTERSEZIONE Comuni Capoluogo di Provincia con popolazione < ab. Nome Provincia Codice Istat Popolazione Agrigento Alessandria (Capoluoghi di Provincia) INTERSEZIONE: (Comuni con Pop. < ab.) U

40 ALGEBRA RELAZIONALE JOIN Join: Correla i dati di due relazioni sulla base di valori uguali in attributi comuni Province_Campania Nome Provincia Napoli Benevento Caserta Avellino Salerno Codice Istat Dati_Istat Codice Istat Pop Occupati 2001 Laureati 2001 PIL

41 ALGEBRA RELAZIONALE JOIN Join: Correla i dati di due relazioni sulla base di valori uguali in attributi comuni Nome Provincia Codice Istat Pop Occupati 2001 Laurea ti 2001 PIL Napoli Benevento Caserta Avellino Salerno

42 ALGEBRA RELAZIONALE JOIN SPAZIALE Join Spaziale: Correla i dati di due relazioni sulla base della loro posizione spaziale e non sul campo comune Toponimi_Pz Comuni_Basilicata La tabella dei toponimi sarà correlata alla tabella dei Comuni della Basilicata ed a ciascun campo corrisponderanno i valori corrispondenti al Comune in cui ricade il toponimo

43 ALGEBRA RELAZIONALE QUERY = Uguale!= oppure <> Non Uguale < Minore di > Maggiore di <= Minore o uguale di >= Maggiore o uguale di