SIT (SISTEMI INFORMATIVI SYSTEM)

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1 SIT (SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI) O GIS (GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM)

2 Sistema informativo Un sistema informativo è un insieme di: risorse umane strumenti di elaborazione, scambio, acquisizione di informazioni, regole e procedure per il loro trattamento. Definizione: insieme delle apparecchiature, del software, delle applicazioni e delle persone che hanno il compito di acquisire, organizzare, elaborare e restituire i dati riguardanti un organizzazione, al fine di mettere a disposizione dei responsabili delle decisioni operative tutte le informazioni necessarie per effettuare le migliori scelte possibili.

3 Sistema informativo territoriale SISTEMA Insieme di parti che interagiscono tra loro INFORMATIVO Produce informazioni (dati) TERRITORIALE Fa riferimento al territorio i (georeferenziati o georeferenziabili)

4 Sistema informativo territoriale Un nuovo strumento per la gestione e l analisi dei dati geografici Un insieme complesso di componenti hardware, Un insieme complesso di componenti hardware, software, umane ed intellettive per acquisire, processare, analizzare, immagazzinare e restituire in forma grafica dati riferiti ad un territorio

5 Cosa è un GIS procedure risorse umane risorse materiali la raccolta l archiviazione l elaborazione la comunicazione I GIS vanno considerati come un insieme organizzato di: utilizzate per di INFORMAZIONI

6 Georeferenziazione INFORMAZIONE che hanno un riferimento nello spazio (si posizionano nello spazio secondo un sistema di riferimento) GEOREFERENZIAZIONE processo attraverso il quale un oggetto viene posizionato su una carta secondo un sistema di coordinate

7 Sistema informativo territoriale Un Sistema Informativo Geografico è un sistema basato sulle tecnologie informatiche usato per acquisire, immagazinare, controllare, manipolare, analizzare e visualizzare informazioni che sono riferite alla Terra. Da un punto di vista tecnologico, un GIS va visto come un sistema integrato di hardware e software, che permette di automatizzare le operazioni di acquisizione e di archiviazione dei dati, secondo un modello concettuale e fisico che consenta di giungere alla rappresentazione degli oggetti del mondo reale. Da un punto di vista informatico, un GIS va visto come uno strumento che consente da un lato di gestire tutte le informazioni raccolte e georiferite, dall'altro, attraverso procedure di elaborazione e metodi di analisi, i di ricavare nuove informazioni, i i al fine di fornire un supporto ai processi decisionali, che riguardano scelte operative sulla gestione del territorio stesso.

8 Componenti di un GIS Hardware Computers Networks Periferiche grafiche Software GIS Software Database Software OS Software Network Software Dati Dati Vettoriali Dati Raster Immagini Dati di Attributo Persone Amministratori Managers Tecnici GIS Esperti applicativi i Utilizzatori Fruitori Regole Linee guida Specifiche Standard Procedure

9 Persone Software Dati GIS Procedure Hardware

10 Software per la gestione di dati territoriali Può essere chiamato Software GIS e distingue un SIT/GIS da un sistema informativo generico Software GIS: ESRI (ArcGIS), GRASS

11 Software per la gestione del database E un software che raccoglie al proprio interno i dati e che attraverso appositi moduli di collegamento permette al software SIT/GIS di accedervi RDBMS

12 Operazioni supportate da un DBMS Nei GIS le seguenti attività possono essere eseguite con o senza il supporto di un DBMS: Input e memorizzazione dei dati; retrieval e analisi; visualizzazione e selezione. Nei DBMS basati sul modello relazionale, ogni tema è una relazione (tabella) e ogni oggetto geografico è una tupla (riga) Sono necessarie più relazioni per rappresentare la componente spaziale (attributo geo )

13 Separazione della gestione di dati: alfanumerici i (attributi i descrittivi) i i) mediante un DBMS relazionale dati spaziali (componente geometrica) mediante un modulo specifico

14 Procedure applicative Vengono sviluppate all interno del software GIS o all esterno, usufruendo di apposite funzioni, attraverso l uso di linguaggi di programmazione, per l acquisizione dei dati e la relativa restituzione, per la gestione e l aggiornamento degli archivi

15 Banca dati Costituisce la struttura logica che contiene le informazioni appositamente studiate per le applicazioni previste

16 Componente umana E costituita dai componenti dell organico tecnico per la gestione del sistema, dagli utilizzatori diretti, dagli utenti indiretti, dai decisori

17 Modello dei dati È un insieme di costrutti che descrivono e rappresentano particolari aspetti del mondo reale in un computer Possiamo distinguere tre diversi modelli dei dati che rappresentano tre diversi livelli di astrazione: - Modello concettuale - Modello logico - Modello fisico

18 Modello concettuale, logico e fisico Modello concettuale: descrive una selezione di oggetti e di processi caratterizzanti un particolare problema Modello logico: descrive le entità e le relazioni definite nel modello concettuale in modo orientato all implementazione del sistema ed è espresso in forma di diagrammi e liste Modello fisico: descrive in dettaglio i file, gli archivi e le tabelle e definisce le relazioni tra le tabelle

19 I GIS utilizzano: Diversi fonti di dati Diversi formati di dati Carte Immagini Dati Digitali GPS Dati Testuali Tabelle Mappe DATABASE GEOGRAFICO Report

20 I dati I dati geografici costruiscono il nostro modello della realtà. Essi si distinguono in: Dati spaziali (componente grafica) - Raster - Vettoriali Dati attributo (componente tematica) - Alfanumerici

21 Le strutture di dati geografici Il GIS è in grado di gestire in modo perfettamente integrato dati di tipo: Raster Vettoriali elementi grafici Alfanumerici tabelle di dati

22 Le strutture di dati geografici Un GIS è infatti in grado di collegare dati spaziali (Raster o vettoriali) a delle informazioni contenute in un DataBase, che caratterizzano gli oggetti rappresentati (Componente tematica del GIS)

23 Le strutture di dati geografici

24 Dati vettoriali La struttura vettoriale individua gli elementi del territorio rappresentandoli fisicamente come: - punti (pozzi, pali, alberi) - linee (curve di livello, fiumi, strade) - poligoni (laghi, edifici, città) I dati vettoriali sono dati geometrici memorizzati attraverso le coordinate x, y dei punti e linee che li compongono La struttura vettoriale è funzionale alla descrizione di elementi conclusi (con propria dimensione e spazio geografico), ma meno pratico per descrivere informazioni che variano continuamente come la morfologia del suolo o i costi di accessibilità di un ospedale

25 Immagine vettoriale

26 Dati raster La struttura raster organizza i dati in una matrice di celle (quadrate, esagonali o triangolari) rappresentanti ciascuna uno specifico valore I valori associati ad ogni cella possono esprimere sia informazioni di tipo grafico (colore, tono di grigio, ecc), sia di tipo descrittivo (temperatura, pendenza, ecc). La struttura raster è utile per rappresentare elementi continui Shapes files

27 Immagine raster

28 Dati vettoriali e dati raster Nel modello dei dati di un GIS, i dati vettoriali e i dati raster coesistono e si integrano a vicenda I dati vettoriali sono usati per dati discreti (es. rete viaria derivata dalla cartografia) I dati raster sono usati per dati continui (es. umidità al suolo derivata da immagini da satellite) Entrambi i tipi di dati possono essere associati ad attributi: i dati vettoriali saranno legati alle primitive grafiche e agli oggetti, i dati raster ai singoli pixel

29 Integrazione dati vettoriali e dati raster

30 Funzionalità di un GIS/SIT

31 Acquisizione dati Attività che prevedono la raccolta, la predisposizione e l acquisizione di informazioni geografiche Il dato può essere acquisito in diversi modi: - da banche dati già esistenti - da rilievi in campagna - da cartografia già esistente - da rilievi aerei - da immagini i i telerilevate da satellite

32 Pre-elaborazione Attività che prepara il software GIS all elaborazione vera e propria e che consiste nella conversione dei formati, nella ricerca e correzione degli errori e nelle trasformazioni

33 Gestione di banche dati Attività che prevede il controllo di tutte le operazioni di accesso, aggiornamento, estrazione e inserimento dei dati Esistono differenti schemi di DBMS, ma nei GIS lo schema generalmente più utilizzato e diffuso è quello relazionale. Nello schema relazionale i dati sono concettualmente memorizzati come una collezione di tabelle. Alcuni campi comuni fra le differenti tabelle sono utilizzati come chiave di relazione.

34 Analisi spaziale E la funzione più importante di un GIS, quella che lo caratterizza in maniera univoca e lo differenzia dagli altri sistemi di informazione e trattamento dei dati Le principali funzioni di analisi spaziale sono: Query, selezioni i spaziali, riclassificazioni ifi i i ed aggregazioni i Sovrapposizioni ed integrazioni (overlay mapping) Generazione di aree di rispetto (buffer) Analisi di rete Analisi geostatistica

35 Query Le operazioni di query si attuano attraverso una grammatica per convenzioni e simboli e in un sistema GIS possono essere indirizzate sia agli oggetti grafici sia direttamente ai database ad essi correlati. Esempio: quale comune ha più di abitanti? La risposta che ci verrà fornita dal software che stiamo utilizzando ci individuerà a schermo l oggetto che stiamo cercando tra i tanti presenti in uno strato informativo e tutti i dati ad esso legati mediante il registro relativo contenuto t nel database.

36 Query

37 Definizioni: GIS liberi (free) GIS a codice aperto (open source) GIS proprietari GIS commerciali

38 Definizioni: L'espressione Lespressione "software libero" o free software si riferisce alla libertà dell'utente di eseguire, copiare, distribuire, studiare, cambiare e migliorare il software. Nel 1998 nasce il software open source o a codice aperto. Per il movimento Open Source, il fatto che il software debba essere a codice apertoomenoèunproblema p pratico,, non un problema etico. Quindi i due movimenti i (del software libero e del software open source) sono in disaccordo sui principi di base, ma sono più o meno d'accordo daccordosugli aspetti pratici.

39 L opposto del software libero è il software proprietario (per questi software l utilizzo, la ridistribuzione o modifica sono proibiti o sono sottoposti a vincoli e permessi). Il software commerciale è software sviluppato allo scopo di guadagnare dal suo uso. La maggior parte del software commerciale è proprietario ma c'è software libero commerciale, e c'è software non commerciale non libero.

40 OSGeo: (Open Source Geospatial Foundation) Sito web: La Open Source Geospatial Foundation è stata creata per produrre e supportare il miglior software open source per la geomatica. L'obiettivo Lobiettivo della fondazione è quello di incoraggiare l'uso luso e lo sviluppo collaborativo dei progetti che fanno parte della comunità. Il sito web serve come portale per utenti e sviluppatori al fine di condividere idee e progetti.

41 GFOSS.it: (Associazione Italiana per l'informazione Geografica Libera ) Sito web:

42 Il complesso mondo dei GIS: Desktop GIS Internet GIS WebGIS GeoServizi GeoCataloghi WMS/ WFS/WCS WPS Mobile GIS GPS Interoperabilità Infrastrutture di dati spaziali Internet Portali e Piattaforme di servizi Rete Wireless

43 Esempi di tecnologie: Desktop GIS GRASS: / OSSIM: Quantum GIS: OpenJUMP: org/

44 Esempi di tecnologie: Servizi di Web Map e Web Feature (GIS internet) Mapserver: Geoserver: Interfacce di navigazione e consultazione ka-map! p.mapper Chamaleon CartoWeb

45 Il LIVE-CD Il LiveCd è stato pensato per chi non ha mai usato un sistema operativo GNU-Linux e teme quindi di non sapersi districare con le procedure di installazione e configurazione. Con il livecd il sistema viene caricato direttamente dal CD come se fosse installato nel disco fisso. GRASS QGIS 1.6 PostgreSQL PostGIS GDAL Proj R PgAdmin 1.4.3

46 Carte tematiche La carte tematiche servono a visualizzare un tematismo dei dati, cioè visualizzazione di un particolare attributo di primitive geometriche (punti, linee e aree). Per creare mappe tematiche ti si usano: grafica per scegliere i tipi di linee ed i colori per rendere un attributo simboli per indicare un attributo statistica per scegliere le classi in cui raggruppare i valori che assume l attributo

47 Database geografico g La necessità di archiviare grandi moli di dati ha trovato una soluzione nell'utilizzo di database geografici Rispetto ai database tradizionali, nei idatabase geografici iè contenuta anche la geometria degli oggetti e non più solo gli attributi

48 Dati di partenza Per creare una mappa tematica servono: geometria (primitive: i i punti, linee e/o aree) attributi che si vogliono rendere sulla mappa (ovviamente collegati) Nel modello vettoriale un attributo corrisponde ad una colonna della tabella associata alle primitive geometriche (punti, linee e aree).

49 In cartografia numerica gli strati informativi possono essere separati

50 Sovrapposizione (overlay) La funzione di overlay consiste nel sovrapporre e intersecare e diversi strati informativi (layer) Le sovrapposizioni (overlay) possono essere suddivise in tre categorie principali: p punti su poligoni (es. traliccio) linee su poligoni (es. strada) poligoni su poligoni (es. fabbricato) La possibilità di sovrapporre carte diverse riportanti informazioni sulla geologia, la copertura vegetale, l'acclività acclività, la fratturazione della roccia permette ad esempio di determinare le zone potenzialmente predisposte al dissesto

51 Sovrapposizione (overlay)

52 Sovrapposizione (overlay) Topografia Idrografia Confini

53 Aree di rispetto (buffer) E una funzione che permette di creare un'area di rispetto (un poligono) intorno agli elementi geografici g che sono presenti nel database Il buffering permette ad esempio di determinare delle zone non edificabili intorno a fiumi, laghi, mare.

54 Aree di rispetto (buffer) Buffer

55 Carte a isolinee La distribuzione di un attributo è data rappresentando linee che congiungono punti con lo stesso valore. Di solito sono date linee a passo costante dell attributo (es. una curva di livello ogni 10 metri),in in questo modo si crea l illusione della terza dimensione. La densità delle curve deve tenere conto della precisione dei valori dell attributo (es. curve di livello su mappe a scala diversa -> passo diverso).

56 Modelli Digitali del Terreno DTM Rappresentazione digitale del terreno, adatta all elaborazione automatica con il calcolatore. Descrizione numerica dell andamento altimetrico del terreno. Insieme di coordinate ottenute attraverso il campionamento (regolare o irregolare) di punti da parte di opportuni algoritmi.

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58 Rappresentazioni 3D Si può usare una rappresentazione 3D (tipicamente assonometrica) per rappresentare un attributo attraverso l altezza associata alle primitive. Può essere utilizzata sia per campi scalari (es. DTM) che per entità (es. aree che rappresentano nazioni). L atlezza Latlezza può rappresentare una altezza reale (es DTM, altezza degli edifici) oppure un attributo qualunque (non necessariamente una lunghezza).

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60 Scala Il concetto di scala sembra superato in cartografia numerica perche e possibile visualizzare/stampare con qualunque ingrandimento, dato che le coordinate sono assolute. In realta la scala dipende dalla precisione delle coordinate. Scala nominale: scala a cui la stampa della carta ha gli stessi requisiti metrici della carta tradizionale (precisione errore di graficismo 0.1 mm).

61 Scala La scelta della dimensione degli oggetti geometrici dipende: Dall applicazione e utilizzo Dalla scala di rappresentazione delle entità geografiche In alcune applicazioni posso rappresentate le stesse entità geografiche con dimensioni diverse a seconda della scala. Es. le città su una mappa della rete viaria di interconnessione sono punti, mentre se si rappresentano su una mappa della rete viaria locale sono poligoni L utilizzo di poli-linee e poligoni introduce approssimazione e L utilizzo di poli linee e poligoni introduce approssimazione e imprecisione nella rappresentazione ma permette maggior efficienza nel retrieval

62 Cartografia digitale La cartografia digitale (o numerica) rappresenta l insieme linsieme di geometria, attributi e metadati in forma digitale. L approccio moderno alla cartografia digitale consiste nel memorizzare i dati in un unico database spaziale, che gestisce tutti gli aspetti della cartografia, la cui distribuzione avviene in diversi modi: servizi (WMS, WFS, ecc.) e file. La disponibilità di dati è spesso il fattore limitante rispetto all impiego di strumenti GIS.

63 Cartografia digitale nazionale - I L ente produttore di cartografia ufficiale in Italia è l Istituto listituto Geografico Militare Italiano (IGMI Caratteristiche principali: Sist. di rif./proiez. Roma40/Gauss Boaga - ED50/UTM - WGS84/UTM (quelli effettivamente t usati dipendono dal prodotto) Scale 1: : : Formati DWG per i vettoriali, BMP o Tiff+Tfw per i raster

64 Cartografia digitale nazionale Principali prodotti: Dati vector (ED50/UTM) orografia relativa a: carta serie 25V (tavoletta) e 25 (sezione) alla scala 1: carta serie 50 (foglio) alla scala 1: carta serie 100V (foglio) alla scala 1: Dati raster (ED50/UTM o WGS84/UTM) Cartografia alla scala: 1:25 000, 1: e 1: ; RGB: immagine tiff+tfw Carta internazionale i Il Mondo serie 1501 (JOG) alla scala 1: ; color coded: strati separati, BMP Carta internazionale Il Mondo serie 1404 alla scala 1: ; color coded: strati separati, BMP Carta internazionale Il Mondo serie 1301 allascala 1: ; color coded: strati separati, BMP

65 Cartografia digitale nazionale DTM (Digital Terrain Model) (UTM-ED50) formato ASCII o BINARIO. Grigliato in coordinate piane, passo 20 m Grigliato in coordinate geografiche, passo 1 e 3 di arco

66 Cartografia catastale La cartografia catastale ha lo scopo di indicare le proprietà di terreni. Si usa una proiezione di Cassini-Soldner, afilattica, policentrica: ogni centro é di solito un vertice trigonometrico di ordine superiore (I o II ordine). Caratteristiche principali: Sist. di rif./proiez. i elliss. di Bessel orientato t a Genova (mareografo)/cassini Soldner; in corso conversione a Roma40/Gauss-Boaga Scale 1: :500 a seconda delle dimensioni medie delle particelle in zona Formati raster: tiff; vettoriale: CXF o CML, ASCII, derivano da XML+Java,

67 Carta geologica Carta alla scala 1: , completata nel 1976, basata sul 1: IGMI. Il progetto CARG, partito nel 1988, dovrebbe realizzare la nuova carta geologica nazionale alla scala 1: (completati 250 fogli su Alcune regioni (es. Emilia Romagna) hanno realizzato carte geologiche basate sulla Carta tecnica (scale 1: : 5 000) disponibili in formato digitale, visualizzabili on-line ma non scaricabili.

68 Cartografia regionale La cartografia tecnica è di competenza regionale (o provincie autonome). Sist. di rif./proiez. Roma40/Gauss-Boaga - WGS84/UTM Scale 1: :5 000 a seconda delle Regioni Formati tipicamente tiff+tfw (raster) e Shape (vettoriali) I prodotti realmente disponibili e le modalità di acquisizione cambiano da Regione a Regione. Alcune cartografie regionali sono parzialmente scaricabili on-line, vedi ad es.

69 Altra cartografia Esistono prodotti cartografici o assimilabili prodotti da compagnie private. Ad esempio in Italia sono molto usate le ortofoto a colori delle serie Volo Italia xxxx, dove xxxx indica l anno di realizzazione, della Compagnia Generale Riprese Aeree di Parma (la risoluzione cambia a seconda dell anno di realizzazione, tipicamente si hanno pixel di 1 o 0.5 m).

70 Altra cartografia Altri prodotti: immagini i i da satellite con caratterstiche molto diverse a seconda del tipo di sensore immagini da aereo le immagini recenti son in genere fornite già ortorettificate, quelle storiche devono essere ortorettificate carte turistiche - piccola scala - sentieri non hanno interesse tecnico se non per applicazioni particolari

71 Contenuto qualitativo Il contenuto qualitativo di una carta dipende dalla scala di visualizzazione A grande scala disegno A piccola scala simbolo I GIS attuali ali non sono in grado di selezionare e automaticamente il metodo di visualizzazione in funzione della scala.

72 Riclassificazioni ed aggregazioni La funzione di riclassificazione ifi i consiste nel generare un nuovo attributo descrittivo partendo da un attributo o da più attributi già esistenti La funzione di aggregazione consiste nell aggregare più dati attributo eliminando le linee di separazione e generando quindi un nuovo attributo

73 Analisi di rete Le funzioni principali che possono essere effettuate mediante un GIS sulle reti, di qualsiasi tipo esse siano (di trasporto, comunicazione, distribuzione, ecc.), sono fondamentalmente: La ricerca del percorso minimo (o a minimo costo) L'allocazione di porzioni della rete ad un fornitore o consumatore di risorse (esempio: la raccolta dei rifiuti solidi urbani in una rete viaria cittadina) La verifica della connettività fra due punti (esempio: la ricerca di un percorso alternativo in una rete elettrica in cui si è verificato un guasto)

74 Generazione di prodotti Si tratta dei prodotti finali, i cosiddetti output che comprendono: Interfaccia utente Report Carte Grafici che potranno essere restituiti sia in formato cartaceo che in formato digitale