A.B.Cartografia Digitale Introduzione all utilizzo della cartografia digitale

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1 A.B.Cartografia Digitale Introduzione all utilizzo della cartografia digitale TeDOC: Ilaria Muratori e Marcella Samakovlija DAStU-Ladec: Paolo Dilda e Viviana Giavarini Contenuti del corso Obiettivi fornire una base conoscitiva sui diversi formati di dati disponibili relativi a cartografie e dati statistici (raster e vettoriali: jpg, tiff, dwg, shp, etc); introdurre le principali funzioni di un software GIS e utilizzare ArcGis per elaborazioni di dati cartografici mettere l utente nella condizione di visualizzare, tematizzare, interrogare e operare sulle banche dati cartografiche e statistiche disponibili presso l Ateneo; fornire utili suggerimenti per effettuare ricerche cartografiche attraverso motori di ricerca e siti web specialistici 2

2 Contenuti del corso Modulo 1 prima giornata Introduzione alla cartografia digitale, cosa è un GIS; Tipologie di dati in GIS e CAD; Principali funzioni di un GIS: visualizzazione, tematizzazione e interrogazione di banche dati cartografiche e statistiche; Software ArcGIS: componenti ArcCatalog, ArcMap, ArctoolBox Esercitazione: visualizzazione, tematizzazione dei dati e costruzione di cartografie tematiche Modulo 2 seconda giornata Componente ArcMap: editing e funzioni avanzate Esercitazione: creazione di un progetto mxd, selezione in base alla localizzazione, digitalizzazione di nuovi elementi Esempi di software Gis opensource: Quantum Gis (QGIS) Principali funzionalità di QGis (Open Source) Banche dati: la ricerca della cartografia storica e attuale attraverso fonti di qualità 3 Contenuti del modulo 1 Cartografie digitali raster vettoriali CAD vettoriali GIS - introduzione ai GIS Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster visualizzazione tematizzazione Interrogazione Software ArcGis componenti di ArcGis: ArcCatalog ArcMap ArctoolBox gestione del progetto (file mxd) Esercitazione 4

3 Modello vettoriale e modello raster La cartografia raster è una rappresentazione dello spazio attraverso celle regolari (dette pixel) ordinate secondo linee e colonne in modo da costituire una matrice La cartografia vettoriale modella gli oggetti del mondo reale attraverso l'utilizzo di primitive geometriche (punti, linee e poligoni) codificate e memorizzate come una collezione di coordinate x,y. 5 Cartografia digitale Raster (es. tif): la risoluzione di un raster dipende dalla dimensione del pixel. Vettoriale (es. dwg, shp) 6

4 Cartografia digitale vettoriale Dwg dxf: formati per strumenti CAD (Computer Aided Drafting) Shp: formato per strumenti GIS (Geographic Information System). Contiene forme geometriche (shape = forma) correlate a un database contenente gli attributi. 7 Cos è un GIS - Geographical Information System insieme di componenti hardware e software per acquisire, processare, analizzare, immagazzinare e restituire in forma grafica e alfanumerica dati riferiti a un territorio il GIS stabilisce un collegamento fra un database cartografico (rappresentazione geometrica della realtà) e un database alfanumerico (elementi descrittivi della realtà) 8

5 Dalla realtà alla rappresentazione cartografica La realtà (il territorio, ma anche un edificio o un oggetto) viene scomposta nelle sue forme primitive e viene restituita graficamente sotto forma di punti, linee o poligoni. Nei sistemi GIS ogni elemento grafico è georeferenziato. 9 Ogni cosa al suo posto Georeferenziazione: attribuzione a dato cartografico dell informazione relativa alla sua posizione sulla superficie terrestre; Questa posizione è espressa in un particolare sistema geodetico di riferimento e utilizza particolari sistemi di proiezione (ad es. Gauss- Boaga o UTM). La georeferenziazione può essere applicata a ogni tipo di dato cartografico (raster, vettoriale ). Permette inoltre di incrociare informazioni diverse relative al medesimo territorio (ad es. uso del suolo esistente con piano regolatore) Es.: in Google Maps le informazioni sono tutte georeferenziate, infatti è possibile cercare negozi o località di interesse che vengono individuate direttamente sulla mappa. 10

6 Dalla realtà alla rappresentazione cartografica - CAD realtà modello dei dati organizzazione in AutoCAD layer vegetazione alberi e siepi punti e linee layer uso suolo usi del suolo poligoni e punti layer strade strade linee 11 Dalla realtà alla rappresentazione cartografica - GIS realtà alberi modello dei dati punti attributi ID DESCR. 1 quercia 2 pioppo 3 pino 4 tiglio 5 pioppo 6 pioppo C A B ID AREA DESCR. A 100 frutteto B 200 orto C 100 urbano usi del suolo strade poligoni linee 6 DA NODO A NODO LUNGH. TIPO AUTO SS AUTO AUTO 5 2 8AUTO SS 12

7 Principali differenze fra CAD e GIS Operazioni Sistemi CAD Sistemi GIS memorizzazione dei dati organizzazione dei dati primitive geometriche (punti, linee, poligoni) con coordinate x e y. Nei GIS la georeferenziazione è fondamentale mentre nel CAD no. progettata dall utente utilizzando layer differenziati per tipo di dato secondo criteri di omogeneità dipende dal tipo di dato (punto, linea o poligono) e utilizza criteri di omogeneità (ad es. usi del suolo separati da edifici) attributi dei dati digitalizzazione modifica dei dati tematizzazione dei dati interrogazione dati (query) dipendono dall accuratezza della suddivisione in layer simile (più agevole nel CAD) manuale manuale (dipende anche dall accuratezza della suddivisione in layer) no sono contenuti in un database collegato a ogni singolo elemento grafico (feature) possono essere effettuate modifiche automatiche sia incrociando i dati grafici sia agendo sul DB automatica, possibile attraverso la gestione degli attributi contenuti nel DB sì, utilizzando il DB degli attributi 13 Funzioni di un GIS Analisi sui dati geografici sovrapposizione di mappe (overlay) analisi di rete buffering join e relate Analisi sui dati alfanumerici selezione ed estrazione dei dati selezionati aggregazione di dati in base agli attributi o in base alla posizione generazioni di campi attributo dimensionali (area, perimetro, lunghezza ) elaborazioni statistiche Produzione di carte tematiche e di sintesi rappresentazione di fenomeni territoriali (es. densità abitativa, produttività agricola, vulnerabilità territoriale ) 14

8 Analisi sui dati geografici: overlay Le operazioni di overlay mapping (sovrapposizione di mappe) generano un nuovo livello informativo contenente, sia a livello grafico sia a livello di attributi, il risultato dell incrocio fra gli elementi presenti negli strati di origine. 15 Overlay A 4 ID AREA dest n. piani 1 xxx res 8 2 xxx res 3 3 xxx ind 1 4 xxx art 1 5 xxx ind 2 6 xxx res 4 C B ID AREA vulne vincoli A 100 alta sì B 200 media no C 100 bassa no ID AREA dest n. piani vulne vincoli 1 xxx res 8 bassa no 2 xxx res 3 alta sì 3 xxx ind 1 media no 4 xxx art 1 media no 5 xxx ind 2 media no 6 xxx res 4 media no 16

9 Tipi di overlay union intersect clip spatial join 17 Altre operazioni sui dati geografici dissolve append merge 18

10 Analisi sui dati geografici: analisi di rete Le principali analisi di rete sono: ricerca del minimo percorso ricerca percorso meno costoso gestione della rete con fornitori o consumatori di risorse verifica delle connettività tra punti della rete 19 Analisi sui dati geografici: buffering L operazione di buffering consiste nell individuare delle fasce o aree di rispetto intorno a elementi territoriali come ad esempio le fasce di rispetto fluviale o stradale. 20

11 Analisi sui dati alfanumerici: selezione ed estrazione -1 Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster La selezione dei dati può essere fatta a partire dalla tabella degli attributi (elementi con le stesse caratteristiche) o a partire dai dati cartografici (es. porzioni di territorio). 21 Analisi sui dati alfanumerici: selezione ed estrazione -2 Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster I dati selezionati possono essere estratti e quindi diventare una nuova base dati 22

12 Operazioni sui dati alfanumerici -1 Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster inserimento nuovi campi calcolo della geometria area, perimetro, lunghezza 23 Operazioni sui dati alfanumerici -2 Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster tabella attributi dello shape dbf esterno COD_ISTA NOME_COM COD_ISCOD_RECOD_PRCOD_CMCOD_ASL COD_ISTAT POPOLAZ Nati AGRA ZO ALBIZZATE ANGERA ARCISATE ZO ARSAGO SEPRIO BESANO ZO BESNATE BESOZZO BIANDRONNO BISUSCHIO ZO BODIO LOMNAGO BREBBIA BREGANO BRENTA ZO BREZZO DI BEDERO ZO COD_ISTA NOME_COM COD_ISCOD_RECOD_PRCOD_CMCOD_ASL COD_ISTA POPOLAZ Nati AGRA ZO ALBIZZATE ANGERA ARCISATE ZO ARSAGO SEPRIO BESANO ZO BESNATE BESOZZO BIANDRONNO BISUSCHIO ZO BODIO LOMNAGO BREBBIA BREGANO BRENTA ZO BREZZO DI BEDERO ZO join table permette di collegare gli attributi di uno shapefile a DB esterni contenenti nuove informazioni che possono essere utilizzate per tematizzare il join è possibile grazie alla presenza di un campo identico nei due DB (in questo caso COD_ISTAT) 24

13 Tematizzazione Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster 25 Rappresentazione di fenomeni territoriali Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster 26

14 Rappresentazione di fenomeni territoriali Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster 27 ArcGIS ArcView ArcGIS ArcView (Basic): funzionalità di base: gestione dei dati, tematizzazione, analisi geografiche, produzione di cartografie ArcEditor (Standard): aggiunta di funzionalità avanzate di editig dei geodatabase ArcInfo (Advanced): funzionalità complete per un utilizzo di alto livello. ArcView ArcMap: ambiente di gestione dei dati geografici e alfanumerici per la visualizzazione, tematizzazione, interrogazione ed editing dei dati ArcCatalog: ambiente di gestione dei metadati e dei file, per la copia, la cancellazione, l organizzazione e la georeferenziazione dei file ArcToolbox: raccolta dei comandi per la gestione, l analisi geografica, la selezione, l estrazione dei dati 28

15 Cos è uno shapefile è un formato di dati vettoriale ESRI viene utilizzato come formato di interscambio fra i vari sistemi GIS (è uno standard) consiste in più file con diverse estensioni: sempre presenti.shp.dbf.sbn.sbx.shx.prj.. contiene le forme contiene i dati alfanumerici 29 ArcMap 30

16 Gestione risorse e ArcCatalog 31 ArcCatalog 32

17 ArcCatalog - Metadati 33 ArcMap il progetto.mxd ArcMap permette di salvare le elaborazioni effettuate, le visualizzazioni e tematizzazioni, nonché i layout di stampa sotto forma di un unico file (estensione.mxd) 34

18 ArcMap il progetto.mxd IMPORTANTE Poiché il file.mxd è una collezione di indirizzi di file (tutti i file che compongono la vista in ArcMap) è utile impostare il salvataggio dei percorsi relativi, quindi non a partire dalla radice principale (es. C:\) bensì a partire dalla directory in cui è salvato il file.mxd (es. Z:\Corso_ABCartografia_digitale\) 35 Impostazioni ArcMap Impostare le unità di misura della vista in modo da poter visualizzare e stampare i dati in scala 36

19 Impostare la scala 37 CT10 esempio di richiesta Obiettivo dell utente: realizzare una cartografia di base per il territorio della Regione Lombardia contenente le seguenti informazioni: aree urbanizzate confini comunali rete stradale (tematizzata per livello) rete ferroviaria 38

20 Il portale TeDOC: 39 Come fare la ricerca 40

21 CT10 esempio di richiesta Nella richiesta l utente inserirà i seguenti tematismi: uso del suolo ambiti amministrativi infrastrutture di trasporto Cosa porterà a casa? 41 CT10 schema fisico dei dati 42

22 CT10 schema fisico dei dati 43 CT10 realizzare la carta 44

23 DUSAF esempio di richiesta Obiettivo dell utente: realizzare una carta con l indicazione dei principali usi del suolo per il territorio del Comune di Milano. La carta dovrà contenere le seguenti informazioni: informazioni di base (area urbanizzata, confini comunali, rete stradale, rete ferroviaria) usi del suolo 45 Come fare la ricerca

24 Regione Lombardia Progetto DUSAF 47 DUSAF esempio di richiesta Nella richiesta l utente inserirà i seguenti tematismi per la CT10 (codice carta 0807): ambiti amministrativi infrastrutture di trasporto e la base dati DUSAF (codice carta 0814) 48

25 DUSAF codici e legenda 49 DUSAF realizzare la carta 50

26 CTR raster 51 CTR raster i file 52

27 La carta finale 53 Esercitazione Salvare la cartella Z:\R21\CorsoABC\dati\per_studenti sul desktop Aprire il programma: Start>Tutti i programmi>arcgis>arcmap 10 54

28 Esercitazione: tematizzazione e operazioni sui dati - 1 Primo esercizio (dati ISTAT) caricare confini_comunali_italia.shp caricare popolazione_ dbf join table utilizzando come campo comune COD_ISTAT tematizzazione per classi di popolazione selezione di regione Lombardia (COD_REG = 3) attributi ed estrarre dati selezionati dissolve su campo COD_PROV mantenendo il dato sulla popolazione (Statistic Field Pop 2001, Statistic Type = SUM) visualizzazione risultato dissolve 55 Esercitazione: tematizzazione e operazioni sui dati - 2 Secondo esercizio (dati CT_10 Regione Lombardia) caricare co_ctr.shp, selezionare Milano (COD_ISTAT = 15146) ed estrarre selezione caricare us_ctr.shp e st_arco.shp clip di us_ctr e st_arco con confini di Milano (file risultanti: usi_milano.shp e strade_milano.shp). tematizzazione di usi_milano.shp (campo STRATO_CTR) e strade_milano.shp (campo TIPO_ARCO) caricare raster impostare trasparenza layer usi_milano.shp 56

29 Esercitazione: tematizzazione e operazioni sui dati - 3 Terzo esercizio (dati ISTAT per sezione censuaria) caricare sez_015_p.shp, selezionare Milano (PRO_COM =15146) ed estrarre selezione (MILANO_sez_censuarie2001.shp) caricare Dati_per_sezione_MILANO.xls join table utilizzando come campo comune COD_TOT e COD_SEZ caricare raster tematizzazione utilizzando dati popolazione totale, abitazioni e stranieri residenti impostare trasparenza layer per MILANO_sez_censuarie2001.shp 57 Stampare in scala - GIS Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster occorre conoscere l unità di misura (map units) utilizzata per la costruzione della cartografia. Nei nostri sistemi di proiezione si usano i metri Settare le proprietà del data frame su metri. 58

30 Stampare in scala - GIS Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster inserire la scala di visualizzazione e stampa (1:5.000, 1:10.000, 1: ) 59 Organizzazione della stampa Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster Per la stampa si usa il layout nel quale è possibile inserire automaticamente le legende con le tematizzazioni scelte per passare dalla view al layout 60

31 Dati raster e dati vettoriali nei sistemi CAD Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster CTC Monza (vettoriale) CTR Lombardia (raster) 61 Stampare in scala - CAD Esempi di utilizzo cartografie vettoriali e raster autocad occorre conoscere a cosa corrisponde una unità di disegno (drawing unit) es. CTR Lombardia raster: 1 unità disegno = 1m stampa 1: dove 1cm = cm cioè 1cm = 100m cioè 10mm = 100m cioè 1mm = 10m 1 mm = 10 unità. 62

32 Il TeDOC Il TeDOC (Servizio Tesi e Documentazione della Cartografia) è una struttura del Sistema Bibliotecario di Ateneo 63 I materiali disponibili al TeDOC mappe catastali cartografie tecniche e tematiche attuali banche dati geografiche e statistiche pubblicazioni statistiche e riviste di settore piani urbanistici e territoriali tesi di laurea per agevolare la ricerca portale TeDOC 64

33 Il servizio di Reference Presso il TeDOC, dato l aspetto eterogeneo dei materiali disponibili, le differenze di supporto e di modalità di accesso, il servizio Reference è svolto da personale esperto a disposizione durante tutto l orario di apertura per : orientare l utente nell identificazione dei documenti utili ai propri obiettivi di studio guidarlo nelle strategie di reperimento dei documenti non direttamente posseduti dal centro 65 Il portale TeDOC: 66

34 Link utili Video corsi gratuiti ESRI Glossario (in english) 67 Programmi GIS Open Source GRASS - OpenJump - Quantum GIS - udig