La presente relazione riguarda l attività svolta nell arco dei sei mesi: da ottobre 2004 a marzo 2005.

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PISA VIA S. MARIA, PISA alla c.a. del direttore prof. A. Puccinelli e p.c. prof. P. Scandone Relazione n 2 di GIUSEPPE COSENTINO (Geologo, titolare dell assegno di ricerca cofinanziato: Modello strutturale 3D della penisola italiana: basi di dati e loro formalizzazione; messa a punto degli strumenti informatici di gestione; esempi di carte geologiche del futuro in aree selezionate presso il gruppo di ricerca di Sismotettonica- Dipartimento di Scienze della Terra- Università degli Studi di Pisa ) La presente relazione riguarda l attività svolta nell arco dei sei mesi: da ottobre 2004 a marzo INTRODUZIONE Sono state create nuove informazioni di Cartografia Geologica e Geofisica relative all Appennino Settentrionale, riguardante in particolare la zona della Lunigiana e sono state così delineate alcune modalità procedurali che prendono spunto dal vecchio schema fisico della banca dati dei fogli geologici alla scala 1: dell Appennino Centro Meridionale, dall archivio dei pozzi esplorativi per la ricerca di idrocarburi denominato Penelope e dalla banca dati delle linee sismiche a riflessione denominata Seisline ; per garantire l omogeneità dei dati ed un livello comune di accuratezza. Nella presente relazione vengono descritte le modalità operative svolte per il lavoro di informatizzazione, che ha riguardato: 1. L acquisizione numerica 2. L editing della componente cartografica; 3. L editing alfanumerico della componente descrittiva ; 4. Compilazione di librerie di simboli; 5. Struttura fisica della banca dati attuale 1

2 1.- METODOLOGIE E TECNICHE PER L ACQUISIZIONE NUMERICA Architettura HW-SW utilizzata La dotazione hardware e software adottata è la seguente: Personal Computer Pentium IV 1 Gb RAM Scanner B/N formato A0, risoluzione max 400 dpi Plotter elettrostatico colori A0 ArcInfo Workstation 7.1 (Windows) ArcGIS 8.1 (Windows) Acquisizione digitale Con acquisizione numerica si intende l insieme dei processi volti alla trasposizione delle informazioni geografiche dal supporto analogico a quello digitale. Vengono esposte sinteticamente le metodologie che sono state adottate per l acquisizione della componente cartografica. Trattandosi di attività in corso, vengono illustrate le fasi progettuali individuate, alcune delle quali già effettuate o in via di sperimentazione. In funzione della metodologia operativa utilizzata per l acquisizione digitale dei dati geometrici è stata necessaria una preventiva attività di predisposizione dei supporti cartografici su cui operare. Tale attività è stata composta nel ridisegno dei Fogli Geologici alla scala 1: su supporto cartaceo trasparente indeformabile da sottoporre successivamente ad operazioni di scansione e vettorializzazione. 2

3 Fig. 1 - Ridisegno effettuato a mano su lucido indeformabile alla scala 1: delle Unità Geologiche Il ridisegno La scelta di ridisegnare i fogli geologici è stata dettata da due motivazioni principali : - raggruppamento delle Unità Geologiche principali ; - metodologia operativa utilizzata per l acquisizione digitale dei dati geometrici. 3

4 Il supporto lucido è servito anche per l operazione di mosaicatura dei differenti Fogli Geologici accostati. Inoltre il disegno dei vertici contenente le coordinate geografiche è stato di fondamentale importanza nelle operazioni di georeferenziazione. La scelta della metodologia operativa è stata vincola dal software di ArcGIS 8.1. L acquisizione dell indeformabile trasparente è avvenuta tramite scanner a bianco e nero e digitalizzazione diretta a video e successiva vettorializzazione tracciate con linee nette e piuttosto sottili (max 0.2 mm) a spessore costante. L accuratezza della digitalizzazione è stata molto elevata e condotta ad una scala 1: Punti di controllo La prima operazione che è stata condotta è stata il ridisegno dei punti di controllo (ad esempio i vertici della carta), che sono stati utilizzati nel corso della georeferenziazione. Con punto di controllo si intende un punto sulla carta a cui possono essere facilmente associate delle coordinate nel sistema di riferimento (in questo caso il sistema UTM), in quanto esplicitamente indicate a margine della carta. Sono stati presi come punti di controllo i vertici della carta e gli incroci del reticolo chilometrico tracciato sulla carta stessa Scansione La scansione dei supporti (su trasparente indeformabile) ha prodotto e un file raster con una risoluzione di 400 dpi (punti per pollice) in bianco e nero in formato TIFF Georeferenziazione La georeferenziazione di dati raster è avvenuta con un numero minimo di punti di controllo pari ai 4 punti vertice del foglio geologico più almeno 16 punti interni alla carta. L errore di georeferenziazione esprimibile come RMS totale è risultato inferiore a 0,5 mm su carta. 2. EDITING DELLA COMPONENTE CARTOGRAFICA La digitallizzazione delle entità cartografabili è stata effettuata in ambiente ArcGIS attraverso le funzionalità di editing (editing per archi e per punti). La creazione delle nuove geometrie è avvenuta 4

5 aggiungendo oggetti all interno degli archivi predisposti sulla base della strutturazione in strati informativi definiti secondo la struttura fisica (vedere gli Allegati) I file di digitallizzazione (SHP) creati in ambiente ArcGIS sono stati convertiti in coperture (coverage) di ArcInfo Workstation. Le coperture di ArcInfo create sono state utilizzate per: Correzione grafica di entità non perfettamente disegnate Creazione di intersezioni fra archi Eliminazione di nodi appesi o prolungamenti di geometrie lineari. Eliminazioni di eventuali slivers poligonali. Eliminazione o giunta di pseudo nodi. Inserimento vertici. Cleaning. Questo processo permette di verificare la corretta chiusura degli archi di intersezione, spezzare gli archi non interrotti nei nodi; verificare che non ci siano linee duplicate e generare le entità poligonali (Unità geologiche). La tolleranza usata per la chiusura automatica delle linee ai nodi e stata posta a 10 metri. Gli archi che non rispettavano tale tolleranza sono stati chiusi manualmente. Posizionamento centroidi (labels points) Costruzione della Topologia. 5

6 Fig. 2 - Ambiente di ArcInfo Workstation in ArcEdit usato per le correzioni del disegno vettoriale e la costruzione della topologia Editing Al termine delle attività di acquisizione digitale delle geometrie, è stata effettuata attività di editing volte sostanzialmente al:controllo geometrico delle entità disegnate necessario a garantire: selezione e strutturazione delle entità geometriche nei rispettivi Strati Informativi previsti nella Banca Dati Geologica; integrazione di geometrie mancanti (ad esempio punti non acquisiti) correzione spaziale di entità correzione dei centroidi. 6

7 2.2.- Predisposizione dati a fini rappresentativi Sono state create le attività di editing delle geometrie volte alla rappresentazione simbolica per i sistemi informativi: orientazione delle entità lineari in termini di verso di digitalizzazione o di costruzione topologica (from node - to node) per permettere l associazione e la visualizzazione degli archi con simbologie asimmetriche (ad esempio la simbologia relativa alla tettonica) ; le relazioni di adiacenza e condivisione fra archi che delimitano le Unità Geologiche EDITING ALFANUMERICO Oltre all acquisizione delle geometrie, rappresentanti le entità geologiche definite dal modello secondo l organizzazione fisica prevista in strati informativi, è stata effettuata la codifica degli elementi e l inserimento dei dati descrittivi attraverso modalità che sono dipese dal software di digitalizzazione di ArcInfo Workstation adottato. Con codifica si intende l operazione che permette che ogni elemento della rappresentazione sia contraddistinto dal codice univoco (identificativo) Per la codifica degli elementi si è proceduto alla codifica contestuale alla fase di digitalizzazione per quanto riguardano le entità puntuali e lineari, e codifica successiva alla fine dell editing grafico ed ai relativi controlli per quanto riguarda i centroidi (entità poligonali ). Al termine dell acquisizione dei dati è stata verificata l unione delle tavole lungo i confini al fine della mosaicatura dei dati. Operativamente ciò ha comportato: controllo ed eventuale correzione di continuità di entità lineari e poligonali condivise fra più tavole ; unione e ricostruzione topologica delle entità poligonali ; funzioni di fusione topologica e descrittiva fra più entità poligonali adiacenti rappresentanti porzioni dello stesso oggetto geologico su tavole diverse controllando la congruenza logica fra i dati associati ai singoli poligoni di partenza. 7

8 4. - COMPILAZIONE DI LIBRERIE DI SIMBOLI La libreria dei simboli è stata creata in ambiente ArcGIS come file style ESRI con una chiave secondaria esterna uguale alla descrizione della legenda contenuta in un dato tabellare in dbf IV avente come chiave primaria l identificativo dello strato informativo (vedere l Allegato n 1 relativo allo schema fisico del Geodatabase Lunigiana) Fig. 3 Ambiente ArcGIS, finestra contenente le librerie create in File style Esri 8

9 STRUTTURA FISICA DELLA BANCA DATI ATTUALE La componente geografica della banca dati è riconducibile a tre tipologie geometriche fondamentali: Aree : tutte le entità geometriche di tipo poligonale sono caratterizzate da una linea spezzata chiusa all interno della quale è stato posto un punto centroide al quale è associata la componente descrittiva. Linee : tutte le entità lineari sono costituite da 1 a n segmenti definibili da coppie di coordinate planimetriche (identificabili come punti vertice). I punti vertice iniziali e finali di un arco (detti nodi) sono stati impostati in funzione di quanto già definito ai fini rappresentativi. Punti : tutte le occorrenze di entità puntuali sono caratterizzate da una coppia di coordinate planimetriche. Nel modello fisico della Banca Dati Seisline sono state inoltre definite alcune opportune relazioni di rappresentazione grafica tramite una costante (FLAG). per garantire una più semplice lettura dei dati predisposti. Il modello fisico è caratterizzato dalla suddivisione dei dati in strati informativi, come insieme di dataset definiti in termini di primitive geometriche, ognuno dei quali corredato delle relative tavole con i campi descritti in termini di tipo di dato e di lunghezza. L implementazione per quanto riguarda la categoria geologica è stata effettuata a titolo sperimentale in ambiente INFO (ArcInfo), successivamente l insieme di dataset creati è stato convertito nel formato Geodetabase gestibile ai fini dell editing grafico ed alfanumerico in ambiente ArcGIS. Le feature sono organizzate in categorie che raggruppano logicamente degli insiemi di oggetti geografici. Le categorie realizzate finora sono: 1) categoria geologia : contiene le delimitazioni e le descrizioni degli elementi areali che costituiscono il cuore di una carta geologica, include due sottoinsiemi di categorie: gli elementi tettonici principali; e limiti tra unita geologiche che possono essere di natura stratigrafica o tettonica. 2) categoria pozzi Penelope : contiene gli elementi puntuali relativi alla banca dati dei pozzi esplorativi per la ricerca di idrocarburi (il database su cui vengono mantenuti i dati tabellari è in Microsoft Access) 3) Categoria linee sismiche Seisline : contiene gli elementi sia puntuali che lineari della banca dati delle linee sismiche a riflessione per la ricerca di idrocarburi (il database su cui vengono mantenuti i dati tabellari è in Microsoft Excel) 9

10 ALLEGATI 10

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