Basi di Dati Spaziali

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1 degli Studi Basi di Dati Spaziali Introduzione ai Geographical Information Systems (GIS) Alessandra Chiarandini - Lezione 2

2 Le componenti dell Informazione Territoriale Introduzione ai GIS A. Chiarandini 22

3 Componenti dell Informazione Territoriale Componente Spaziale (Geometrica) Posizione, Forma, Dimensioni, Proprietà Topologiche Componente Non Spaziale (Descrittiva) Dati Descrittivi (Attributi) associati alla componente spaziale Introduzione ai GIS A. Chiarandini 33

4 Informazione Geometrica e Informazione Descrittiva Ciascun oggetto appartenente alla realtà (ma anche molti fenomeni od eventi) può essere rappresentato tramite un segno grafico (linea, punto o poligono) al quale è possibile associare una scheda descrittiva che ne specifichi ulteriori proprietà e caratteristiche. Definiremo queste due componenti, rispettivamente, componente geometrica e componente descrittiva. Per gestire la componente descrittiva, i GIS si avvalgono generalmente di DataBase di tipo relazionale, commerciali o proprietari. La connessione fra componente geometrica e componente descrittiva avviene attraverso la definizione di un legame fra un elemento grafico ed un corrispondente record nel DataBase. Ad esempio: un edificio è rappresentato, nella sua conformazione planimetrica e nella sua collocazione sul territorio, da un poligono al quale si può collegare una scheda alfanumerica contenente informazioni specifiche relative, ad esempio, all epoca di costruzione, alla tipologia ed al numero di piani. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 44

5 Informazione Geometrica e Informazione Descrittiva INFORMAZIONE TERRITORIALE COMPONENTE SPAZIALE ATTRIBUTI dati spaziali chiave = DB attributi chiave Introduzione ai GIS A. Chiarandini 55

6 Esempi Informazione Territoriale Introduzione ai GIS A. Chiarandini 66

7 La Tecnologia dei Sistemi Informativi Territoriali Introduzione ai GIS A. Chiarandini 77

8 Le Componenti dei SIT SISTEMA INFORMATIVO TERRITORIALE INFORMAZIONE anche TERRITORIALE TECNOLOGIA CONTESTO ORGANIZZATIVO La tecnologia sarà finalizzata anche al trattamento dell informazione territoriale (hw e sw) Introduzione ai GIS A. Chiarandini 88

9 La Tecnologia dei SIT Software di ambiente Linguaggi, gestori di dati, ambienti specializzati la tecnologia GIS la tecnologia CAD La tecnologia GIS Prodotti software specializzati per la gestione dell informazione territoriale La tecnologia CAD Prodotti software specializzati per la gestione dell informazione spaziale non territoriale (AutoCad, AutoCadLT,MicroStation, MiniCad...) Introduzione ai GIS A. Chiarandini 99

10 Software di Ambiente GIS Prodotti software specializzati per il trattamento (acquisizione, gestione, analisi e rappresentazione) dell informazione territoriale : Pacchetti GIS Software GIS GIS Alcuni Esempi Intergraph: Geomedia, MGE ESRI: ArcView, ArcInfo --> ArcGIS MapInfo: MapInfo Autodesk: AutoCadMap Bentley: MicroStation-GeoGraphics Diffusi anche: Gcarto, Cartha, Idrisi, Ilwis, Grass Introduzione ai GIS A. Chiarandini 10 10

11 Funzioni Prodotti GIS Specializzati, disegnati per supportare un insieme di funzionalità su definite tipologie di dati. Di uso generale, stratificati, con moduli aggiuntivi dedicati a set di funzionalità specifiche Si differenziano per: Trattamento dati 2D, 3D; Rappresentazione (vettoriale, raster); Gestione reti e connessioni, Linguaggi di sviluppo di applicazioni territoriali; Integrazione con altra informazione non spaziale; Introduzione ai GIS A. Chiarandini 11 11

12 Software Applicativo GIS Software specifico per supportare funzioni definite realizzato sulla base di: uno o più pacchetti GIS e di altre componenti software di ambiente utilizzando uno o più linguaggi di sviluppo (Java,.Net) e dedicato alle necessità particolari e precise dell utilizzatore. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 12 12

13 Architetture dei Software GIS Necessità di gestire le due parti dell informazione territoriale: quella geometrica e quella descrittiva. Questa è una suddivisione logica ma può estendersi anche a livello fisico sebbene la relazione tra queste componenti deve essere mantenuta in entrambi i livelli. Due diversi Database, uno per i dati geometrici e uno per quelli descrittivi; Un unico Database per entrambe le componenti dell informazione territoriale; Un Database per i dati geometrici e più Database per i dati descrittivi, Molteplici Database per i dati geometrici e descrittivi uniti tra di loro in un sistema unico; Introduzione ai GIS A. Chiarandini 13 13

14 Architettura Ibrida Introduzione ai GIS A. Chiarandini 14 14

15 Architettura Ibrida I due DB sono legati insieme da un identificatore unico; Utilizzo di RDBMS (Oracle) per la gestione dei dati descrittivi e soluzioni proprietarie basate su sistemi file-system per la parte geometrica; A volte è più efficiente utilizzare sistemi basati sui filesystem al posto del RDBMS; Dati raster e vettoriali; Dati geometrici suddivisi territorialmente ed indicizzati (QuadTree, RTree) per velocizzare le operazioni di ricerca. Suddivisione invisibile all utente finale Introduzione ai GIS A. Chiarandini 15 15

16 Architettura Ibrida - Punti Deboli Integrità dei dati difficile da mantenere; Distribuzione estremamente complessa del dato; Differenza tra le strutture dati usate dai due sistemi; Applicazioni dipendenti dalla struttura della parte spaziale del dato; Introduzione ai GIS A. Chiarandini 16 16

17 Architettura Ibrida INFORMAZIONE TERRITORIALE COMPONENTE SPAZIALE ATTRIBUTI DB INTERNO DB ESTERNI Struttura dati proprietaria RDBMS commerciale Introduzione ai GIS A. Chiarandini 17 17

18 Architettura Ibrida INFORMAZIONE TERRITORIALE COMPONENTE SPAZIALE ATTRIBUTI dati spaziali chiave = DB attributi chiave integrità Introduzione ai GIS A. Chiarandini 18 18

19 Architettura Integrata Introduzione ai GIS A. Chiarandini 19 19

20 Architettura Integrata Utilizzo di tecnologia proprietaria non RDBMS, è necessario garantire funzionalità tipiche di un DBMS come persistenza ed integrità dati, controllo concorrenza, recovery e linguaggio di manipolazione e interrogazione; Utilizzo di RDBMS commerciali con estensione spaziale (Oracle Spatial, SQL Server, PostGres, MySQL); Necesiità di estendere il linguaggio SQL per cogliere le nuove caratteristiche geometriche del dato. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 20 20

21 Architettura Integrata INFORMAZIONE TERRITORIALE COMPONENTE SPAZIALE ATTRIBUTI DB unico RDBMS COMMERCIALE sicurezza, back-up, recovery Introduzione ai GIS A. Chiarandini 21 21

22 Architettura Client Server GIS client Server Interfaccia Applicazioni (GIS e sw applicativo) Gestisce e memorizza il dato Meccanismi di access Introduzione ai GIS A. Chiarandini 22 22

23 Architetture N-TierN Application Server DB Server GIS client Introduzione ai GIS A. Chiarandini 23 23

24 Architettura Web Based Introduzione ai GIS A. Chiarandini 24 24

25 La Rappresentazione dell Informazione Territoriale Introduzione ai GIS A. Chiarandini 25 25

26 La Mappa Mappa è lo strumento fondamentale per la rappresentazione dell informazione territoriale. Equivalentemente si può parlare di rappresentazione cartografica Introduzione ai GIS A. Chiarandini 26 26

27 Diverse Mappe per Diversi Aspetti del Territorio Sulla mappa si rappresenta una modello del mondo reale ovvero dello spazio terrestre, un contenitore di oggetti diversi e fra loro non omogenei come ad esempio: vegetazione, fiumi e specchi d acqua, strade e percorsi, reti tecnologiche, manufatti edilizi. Sulla mappa si rappresentano anche fenomeni localizzati nel mondo reale e tra questi ce ne sono anche di non visibili. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 27 27

28 La Mappa Ricorriamo quindi al tipo di mappa più idoneo a rappresentare gli aspetti del territorio rilevanti nell ambito del nostro progetto di conoscenza della realtà. In relazione alle specifiche esigenze applicative possiamo essere interessati ad evidenziare, ad esempio: gli aspetti fisico/morfologici (complessivi o di dettaglio), quelli infrastrutturali e di collegamento fra i luoghi, gli aspetti politico/amministrativi, la proprietà dei suoli. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 28 28

29 Esempi di Mappe Stralcio di CTRN 1:5.000 Introduzione ai GIS A. Chiarandini 29 29

30 Esempi di Mappe Stralcio di Mappa Catastale Introduzione ai GIS A. Chiarandini 30 30

31 Esempi di Mappe Carta Tematica Introduzione ai GIS A. Chiarandini 31 31

32 Esempi di Mappe Carte Tematiche Introduzione ai GIS A. Chiarandini 32 32

33 La Rappresentazione della Realtà Complessa La rappresentazione, in ambito cartografico, consiste sostanzialmente nella riproduzione planimetrica, ad una determinata scala, di una realtà complessa (sia dal punto di vista fisico, sia da quello delle relazioni e delle dinamiche che la caratterizzano). In relazione alle esigenze applicative si ricorre alla rappresentazione cartografica più idonea (in termini di tipologia, scala e dettaglio) a rappresentare una determinata realtà geografica/territoriale. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 33 33

34 e la sua Interpretazione A qualunque rappresentazione cartografica, si tratti di cartografie di base o di elaborazioni cartografiche tematiche, è sottesa una interpretazione della realtà. E necessario intepretare prima di rappresentare. Per elaborare una rappresentazione sono infatti necessari alcuni passaggi: selezione dei contenuti da rappresentare, astrazione delle loro caratteristiche, classificazione degli elementi sulla base di tali, caratteristiche. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 34 34

35 Finalità della Rappresentazione Cartografica Attraverso una rappresentazione cartografica si possono fornire indicazioni relative a: localizzazione/posizione degli elementi territoriali nello spazio geografico, loro conformazione, relazione reciproca che lega spazialmente e/o funzionalmente fra loro tali elementi. In un Sistema Informativo Territoriale La Mappa costituisce anche l interfaccia per l utilizzo del sistema e non solamente l strumento di rappresentazione del reale. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 35 35

36 In un GIS la mappa è anche... In un Sistema Informativo Territoriale si aprono nuove possibilità per la realizzazione di mappe: mappe animate, mappe in 3D, mappe con rappresentazione del tempo. Mappe non solamente più di tipo convenzionale. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 36 36

37 Contenuti e Dettagli della Rappresentazione Cartografica Introduzione ai GIS A. Chiarandini 37 37

38 Contenuti e Dettagli delle Mappe In relazione al tipo di mappa ed alla scala di riferimento della rappresentazione, varia: la quantità di elementi rappresentabili e rappresentati, il livello di dettaglio della rappresentazione, la relazione fra la forma/morfologia degli elementi nella realtà e la loro rappresentazione cartografica. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 38 38

39 Proporzioni e Rapporti di Scala Per garantire la leggibilità della Mappa, talvolta è necessario modificare il rapporto proporzionale che intercorre fra gli elementi della realtà e la loro rappresentazione cartografica. Alcuni elementi, cioè, possono venire ingranditi o semplificati, alterando (nella rappresentazione cioè nella mappa) i rapporti dimensionali fra gli elementi. Una strada può essere rappresentata: a piccola scala (1: e superiori) come tracciato (attraverso una linea), a media scala (1:5.000), nella sua conformazione (ampiezza, sviluppo planimetrico etc.), in una cartografia a grande scala (1:500), verrà rappresentato anche il dettaglio dei marciapiedi o dell arredo urbano. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 39 39

40 Un Esempio di Nucleo Urbano Un nucleo urbano può essere rappresentato in relazione alla scala di riferimento della mappa: come simbolo di localizzazione, come centro, come agglomerato edilizio, nel dettaglio degli elementi edilizi ed infrastrutturali che lo compongono. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 40 40

41 Università Introduzione ai GIS Un Esempio di Atlante Stradale A. Chiarandini 4141

42 Un Esempio di Atlante Stradale (2) - scala 1: Introduzione ai GIS A. Chiarandini 42 42

43 Università Introduzione ai GIS L Agglomerato Edilizio in CRN 1:25000 A. Chiarandini 4343

44 Università Introduzione ai GIS Edifici ed Elementi in CTRN 1:5000 A. Chiarandini 4444

45 I Grafi Una particolare categoria di rappresentazione è quella dei GRAFI. Il principale obiettivo di un grafo, relativo ad esempio ad una rete viaria, è quello di individuare nodi e reti di collegamento fra punti nello spazio geografico. Ciò che è rilevante conoscere non è, quindi, l effettiva conformazione e andamento dei percorsi, bensì la loro capacità di mettere in relazione fra loro diversi poli. Introduzione ai GIS A. Chiarandini 45 45

46 Università Introduzione ai GIS Schema Metropolitana Barcellona A. Chiarandini 4646

47 Grafi Viabilità Regione FVG Introduzione ai GIS A. Chiarandini 47 47