PROGETTO E REALIZZAZIONE DI SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI

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1 Filippo Licenziati ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 1 PROGETTO E REALIZZAZIONE DI SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI la cartografia

2 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 2 PROGETTO S.I.T. STUDIO DI FATTIBILITÀ ANALISI DEI DATI PROGETTO DEL DATABASE ANALISI DELLE FONTI CARTOGRAFICHE PIANO DI ACQUISIZIONE ACQUISIZIONE DATI VERIFICHE ANALISI FUNZIONALE PROGETTO DELLE PERSONALIZZAZ. REALIZZAZIONE DEL PROTOTIPO ANALISI DELLE UTENZE PROGETTO SISTEMISTICO SISTEMA

3 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 3 ESAME E QUALIFICAZIONE DELLA CARTOGRAFIA nozioni di topografia scala e precisione ESEMPI INDICE PRESUPPOSTI TECNICI tecnologie di rappresentazione della componente grafica ACQUISIZIONE

4 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 4 ANALISI Esame e qualificazione della cartografia disponibile

5 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 5 ANALISI FONTI CARTOGRAFICHE aerofotogrammetria telerilevamento rilievi in campo mappe cartacee scala e precisione coordinate di riferimento proiezioni geografiche ESEMPI

6 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 6 FONTI CARTOGRAFICHE provenienza supporto scala e precisione sistema di coordinate

7 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 7 Aerofotogrammetria (I)

8 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 8 Aerofotogrammetria (II) ricostruzione del continuum territoriale

9 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 9 Telerilevamento

10 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 10 Rilievi in campo destinazione d uso reti tecnologiche stato di conservazione rilievi di posizione

11 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 11 Qualità e condizioni delle mappe qualità del supporto cartaceo possibilità di georeferenziazione graficismi qualità della grafica

12 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 12 Scala aumento di scala senza aumento di precisione

13 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 13 Precisione La precisione delle mappe cartacee dipende dal limite fisico della linea tracciata sulla carta (0,5 mm). La precisione dei sistemi informatici dipende dalla lunghezza dei registri (con 32 bit si arriva a 1/2³²).

14 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 14 Coordinate di riferimento Per indicare la posizione di un punto sulla superficie terrestre esistono tre principali sistemi di coordinate: coordinate cartesiane ellissocentriche, coordinate geografiche (polari), coordinate cartografiche (piane)

15 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 15 Coordinate cartesiane ellissocentriche La posizione di un punto viene indicata in funzione delle sue coordinate cartesiane (x, y, z) nel sistema geocentrico.

16 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 16 Coordinate geografiche polari La latitudine di un punto P è l angolo che la normale all ellissoide in X forma con il piano equatoriale. La longitudine di un punto P è l angolo che il piano meridiano per P forma con il piano meridiano di riferimento. meridiano di Greenwich longitudine P latitudine equatore

17 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 17 Coordinate geografiche polari GPS APPLICAZIONI navigazione aerea navigazione marittima

18 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 18 Coordinate cartografiche Sono coordinate cartesiane piane, riferite alla proiezione di una parte della superficie terrestre su un piano (piano cartografico).

19 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 19 Proiezione E l operazione che consente di rappresentare su un piano una parte della superficie terrestre.

20 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 20 Tipi di proiezione piana conica cilindrica

21 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 21 Proiezione di Gauss (I) PROIEZIONE CILINDRICA TRASVERSA y x La superficie terrestre o, meglio, l ellissoide che la approssima viene proiettata su un cilindro che la avvolge ed è tangente in un meridiano completo

22 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 22 Proiezione di Gauss (II) Il globo è suddiviso in fusi centrati sul meridiano di tangenza e delimitati da due meridiani da esso equidistanti.

23 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 23 Sistema UTM proiezione UNIVERSALE TRASVERSA di MERCATORE I fusi del sistema UTM hanno un ampiezza di 6 e sono numerati da 1 a 60 a partire dall antimeridiano di Greenwich verso est. Il sistema UTM si considera valido tra le latitudini di 80 S e 80 N. Per le calotte polari si impiega il sistema UPS (Universal Polar Stereographic). Esiste una ulteriore suddivisione dei fusi in zone individuate da fasce di 8 di latitudine.

24 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 24 Sistema UTM in Italia L Italia è compresa nei fusi 32, 33 e 34 aventi meridiani centrali

25 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 25 Geoide E la superficie normale in ogni punto alla direzione della verticale, cioè alla direzione della forza di gravità. Di questo solido non si conoscono le proprietà matematiche e quindi è difficile utilizzarlo per la produzione cartografica.

26 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 26 Ellissoide E il solido geometrico di equazione nota utilizzato per approssimare la forma della Terra.

27 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 27 Parametri dell ellissoide a - c schiacciamento: f = a c a a² - c² eccentricità: e = a²

28 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 28 Posizione dell ellissoide geocentrica non geocentrica

29 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 29 Ellissoide geocentrico utilizzato come riferimento globale per telerilevamento e GPS

30 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 30 Ellissoide non geocentrico utilizzato come riferimento locale orientato nel modo migliore per la zona da rappresentare

31 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 31 Alcuni ellissoidi importanti a [m] c [m] f Bessel (1830) / 299,15 Hayford (1909) / 297 WGS84 (1984) / 298,257

32 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 32 Sistema di riferimento o datum E un insieme di misure e regole per la determinazione della posizione spazio-temporale di punti indipendentemente dal sistema di coordinate adottato. E costituito da 8 parametri (2 per l ellissoide e 6 per posizione e orientamento) e da una rete compensata di punti noti sull area di interesse.

33 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 33 Sistema ROMA40 GAUSS-BOAGA Ellissoide: Hayford Orientamento: Roma (Monte Mario) Rete: I.G.M. Rappresentazione: Conforme di Gauss su due fusi (Ovest, Est) Coordinate: Gauss-Boaga

34 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 34 Sistema ROMA40 GAUSS-BOAGA I due fusi differiscono per la scelta dei meridiani di riferimento. Essi sono posti rispettivamente a 9 e a 15 ad Est di Greenwich. Ciascuna proiezione copre una zona di longitudine ampia 6 30, separate dal meridiano posto a 12.

35 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 35 UTM e ROMA40 UTM L Italia è compresa in tre fusi (31, 32 e 33). GAUSS-BOAGA L Italia è compresa in due fusi (fuso est e fuso ovest). Al meridiano centrale del fuso generico (asse Y) si assegna il valore convenzionale di 500 Km per evitare l uso di numeri negativi per le ascisse (valori Est). Al meridiano centrale di ciascun fuso viene assegnato il valore ( ;0) nel Fuso Ovest e ( ;0) nel Fuso Est, in modo da avere un ascissa univoca per tutta l Italia.

36 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 36 Sistema ED50 EUROPEAN DATUM Ellissoide: Hayford Orientamento: medio europeo (Bonn) Rete: selezioni di reti europee del 1 ordine Rappresentazione: U.T.M. (Universale Trasversa di Mercatore), particolarizzazione della proiezione di Gauss Coordinate con origine delle longitudini su Greenewic

37 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 37 Sistema WGS84 WORD GEODETIC SYSTEM Ellissoide: WGS84 Orientamento: ellissoide geocentrico Rete: globale: stazioni permanenti USA e satelliti GPS europea: ETRF89 italiana: IGM95 Rappresentazione: UTM-ETRF89

38 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 38 Sistema catastale Ellissoide: Bessel Orientamento: Genova (Monte del Telegrafo) Rete: I.G.M. Rappresentazione: Cassini-Soldner Il territorio nazionale è suddiviso in 35 zone, per ognuna delle quali è definita un origine O, detta centro di sviluppo. Ciascuna zona definisce un sistema di coordinate locali, non congruenti tra zona e zona.

39 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 39 Rappresentazione Cassini-Soldner E una rappresentazione analitica ricavata dalla cilindrica inversa; è usata per gli stati con sviluppo prevalente NORD-SUD.

40 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 40 Rappresentazione Cassini-Soldner E una rappresentazione afilattica, che presenta tutte e tre le deformazioni (lineare, angolare e superficiale) nella misura minima possibile. In particolare, la deformazione areale è minima in prossimità del centro di proiezione.

41 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 41 ESEMPI alcuni esempi dei più diffusi tipi di cartografia

42 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 42 Carta tecnica di area vasta 1: :1.000 Gauss-Boaga

43 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 43 Cartografia I.G.M. 1: Gauss-Boaga UTM

44 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 44 Cartografia ISTAT 1: UTM

45 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 45 Uso del suolo Ikonos risol. 1 m Gauss-Boaga

46 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 46 Analisi urbana Ikonos risol. 1 m Gauss-Boaga

47 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 47 Cartografia tecnica 1: :500 Gauss-Boaga / X

48 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 48 Cartografia catastale 1: :1.000 Cassini-Soldner

49 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 49 PRESUPPOSTI TECNICI Alcuni concetti di base circa la tecnologia di memorizzazione della componente grafica e la georeferenziazione.

50 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 50 PRESUPPOSTI TECNICI grafica vettoriale digitalizzazione grafica raster scanner georeferenziazione

51 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 51 Grafica vettoriale (I) y P2 P4 ID x y P1 x 1 y 1 P2 x 2 y 2 P3 x 3 y 3 P4 x 4 y 4 P1 P3 x

52 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 52 Grafica vettoriale (II)

53 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 53 Tavolo digitalizzatore (I)

54 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 54 Tavolo digitalizzatore (II) riferimento della mappa riferimento del digitalizzatore

55 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 55 Grafica raster (I) cella o pixel

56 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 56 Grafica raster (II)

57 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 57 Scanner Per la cartografia occorrono normalmente scanner di grande formato (A0), con precisioni che vanno da 800 a dpi (dot per inch)

58 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 58 Georeferenziazione (I) E l operazione che consente di inquadrare la rappresentazione cartografica di una porzione di territorio nella sua collocazione spaziale sulla crosta terrestre. In un certo senso, è l operazione inversa della proiezione.

59 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 59 Georeferenziazione (II) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) Occorre individuare sulla mappa da georeferenziare un certo numero di punti, la cui posizione sulla crosta terreste è nota nel sistema di coordinate prescelto.

60 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 60 Georeferenziazione (III) da supporto cartaceo si esegue al tavolo digitalizzatore subito prima di iniziare l acquisizione

61 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 61 Georeferenziazione (IV) Gauss-Boaga UTM UTM Gauss-Boaga

62 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 62 Georeferenziazione (V) da supporto informatico si esegue al computer con appositi programmi

63 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 63 ACQUISIZIONE Attività che consente di inserire la cartografia e i dati non grafici ad essa associati nel sistema informativo.

64 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 64 ACQUISIZIONE tecnologia acquisizione da supporto cartaceo acquisizione da supporto informatico controllo e validazione

65 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 65 TECNOLOGIA vettoriale raster mista

66 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 66 Vettoriale

67 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 67 Raster

68 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 68 Mista (raster/vector)

69 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 69 DA SUPPORTO CARTACEO individuazione del sistema di acquisizione definizione delle norme di acquisizione progetto del programma di conversione

70 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 70 Sistema di acquisizione Nelle acquisizioni massive, svolte da diversi gruppi di lavoro, è consigliabile utilizzare un software di semplice utilizzo e largamente diffuso, che produca formati standard (DXF, SHP).

71 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 71 Definizione delle specifiche CARTOGRAFIA VETTORIALE strato modalità aspetti formali aspetti semantici ridondanze

72 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 72 Definizione delle specifiche CARTOGRAFIA RASTER strato precisione della scansione precisione della georeferenziazione

73 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 73 Programma di conversione sono di regola disponibili negli ambienti più diffusi (da e verso DXF o SHP) va verificato il trattamento degli oggetti complessi e degli attributi non grafici

74 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 74 DA SUPPORTO INFORMATICO analisi del formato di origine progetto del programma di conversione

75 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 75 Analisi del formato di origine esame della sintassi del formato: tipi record campi K K K K K K verifica delle possibilità semantiche del formato: trattamento degli oggetti complessi identificazione univoca degli elementi e degli oggetti trattamento degli attributi non grafici

76 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 76 Formato DXF (I) Drawing exchange File Format è un formato di tipo testo in codifica ASCII è stato prodotto da Autodesk per consentire lo scambio dei file.dwg di AutoCAD è ormai uno standard di fatto è più orientato alla parte grafica

77 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 77 Formato DXF (II) Drawing exchange File Format comprende 4 tipi record: header: informazioni generali tables: informazioni sulle caratteristiche dei graficismi bloks: descrizione degli oggetti complessi entities: contiene la geometria del disegno gli attributi non grafici vanno gestiti come annotazioni all interno dei bloks

78 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 78 Formato NTF National Transfer Format è un formato cartografico inglese (1987) di tipo testo con codifica ASCII o EBCD a lunghezza variabile è stato adottato dal Catasto italiano negli anni in Italia è limitato alla cartografia catastale è più orientato alla parte cartografica è organizzato in livelli

79 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 79 Formato SHP (I) E il formato nativo di ArcView E possibile creare nuovi temi shape da temi esistenti oppure digitalizzando le entità E possibile modificare le entità di un tema shape Consente lo scambio dei dati

80 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 80 Formato SHP (II) Ogni shapefile è una collezione di files: Dati spaziali -.shp Indice spaziale -.shx Attributi -.dbf. Lo shapefile è la fonte dei dati dei temi shape

81 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 81 Programma di conversione Per i formati di scambio più diffusi, i programmi di conversione si trovano già disponibili negli ambienti GIS. In questo caso sarà sufficiente verificare che la conversione abbia mantenuto tutta la semantica di interesse. Altrimenti si dovrà sviluppare un programma ad hoc.

82 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 82 CONTROLLO E VALIDAZIONE definizione delle soglie di accettabilità progetto del programma di controllo definizione dei controlli manuali

83 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 83 Soglie di accettabilità di norma, sono definite dal committente riguardano sia la parte grafica (accuratezza posizionale), sia la parte non grafica (accuratezza tematica) devono prevedere sia l errore massimo assoluto, sia la percentuale massima di elementi errati (ad es. la cartografia è accettata se il 95% degli elementi presenta un errore minore 0,25 m)

84 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 84 Cartografia chiusa (I) Ogni copertura poligonale deve risultare come una partizione della superficie territoriale da rappresentare (schema G1, CEN-TC287)). Di conseguenza ogni punto della superficie territoriale deve appartenere ad uno e ad un solo poligono. DEFINIZIONE edificio strada edificio strada strada incrocio piazza edificio edificio strada edificio strada edificio strada cortile

85 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 85 nata per la cartografia catastale risultano facilitati i controlli formali adatta per grande e media scala Cartografia chiusa (II) CARATTERISTICHE occorre prevedere tutte le possibilità di qualificazione delle superficie (ad es. incrocio a raso, incrocio a due piani sfalsati, incrocio a tre piani sfalsati, viadotto su edificio, viadotto su strada, galleria sotto edificio, ) necessità di prevedere tratti invisibili esclude qualsiasi ridondanza (ad es. bordo strada - bordo edificio)

86 ANALISI E ACQUISIZIONE DELLA CARTOGRAFIA 86 Specifiche di acquisizione CARTOGRAFIA TEMATICA

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