Tecnica e Pianificazione Urbanistica

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1 Obiettivi formativi, aspetti metodologici e organizzativi Università di Palermo - Scuola Politecnica Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Anno accademico Tecnica e Pianificazione Urbanistica Ing. Roberto Raimondi Introduzione al GIS Ignazio Vinci ( )

2 GIS (Geographic Information Systems) SIT (Sistemi Informativi Territoriali)

3 Definizioni Un sistema informativo territoriale indica il complesso di uomini, strumenti e procedure che permettono l'acquisizione e la distribuzione dei dati nell'ambito dell'organizzazione e che li rendono disponibili, validandoli, nel momento in cui sono richiesti a chi ne ha la necessità per svolgere una qualsivoglia attività. (Mogorovich, 1988) Il GIS è composto da una serie di strumenti software per acquisire, memorizzare, estrarre, trasformare e visualizzare dati spaziali dal mondo reale. (Borrough, 1986) Insieme di procedure basate sull uso di sistemi informatici, usate per archiviare ed elaborare dati georeferenziati. (Aronoff, 1989)

4 Definizioni I GIS quindi sono degli strumenti per l analisi e la gestione dei dati geografici, attraverso i quali è possibile: Raccogliere Modellizzare Manipolare Analizzare Presentare I dati gestiti dagli strumenti GIS sono georeferenziati, ovvero sono riferiti geograficamente.

5 Sistema di coordinate La georeferenziazione di una elemento, dipende dal sistema di coordinate con cui è stato rilevato. I sistemi di coordinate si differenziano in funzione del metodo di proiezione del mondo reale su una determinata superficie. (es. Gauss- Boaga) I più utilizzati in Italia sono: Roma 40 GE52 ED50 WGS84

6 Layer I dati raccolti, vengono suddivisi in livelli (layer), che permettono la realizzazione di carte con varie informazioni sovrapposte.

7 Tecnologie Geografiche GIS (Geographic Information Systems) Processo di modellizzazione del mondo reale. GPS (Global Positioning Systems) Sistema di posizionamento e navigazione civile. RM (Remote Sensing) Metodo di raccolta di informazioni, quantitative e qualitative, sulla Terra.

8 Il GIS Il GIS è composto da diversi tipi di software: (Image Processing) Elaborazione numerica dei dati per modificare un immagine digitale. (CAD) Disegno vettoriale e modifica di dati spaziali. (DataBase) Creazione, gestione ed interrogazione dei dati accumulati.

9 Il GIS Il GIS quindi non è soltanto una base cartografica digitale o un insieme di software, ma: Un modello di rappresentazione del mondo reale, ovvero un metodo di lavoro.

10 Campi di applicazione Agricoltura (uso del suolo) Ecologia e conservazione del paesaggio Gestione delle risorse naturali Catasto Protezione civile Geografia Gestione di dati amministrativi Gestione di infrastrutture Redazione mappe e banche dati Rilievo e topografia Trasporti e logistica Urbanistica

11 Fasi Il metodo GIS è composto sostanzialmente di 5 fasi, che permettono di arrivare a una rappresentazione del mondo reale: Mondo reale Raccolta dati Archiviazione Analisi Presentazione

12 Utilizzo di dati I GIS consentono di archiviare i dati e metterli in relazione fra di loro, in funzione delle esigenze. I dati si dividono in: Elementi grafici (punti, linee e aree) Immagini Attributi associati agli elementi

13 Tipi di analisi Al software gli si può chiedere di fare delle analisi di vari tipi, attraverso le query (letteralmente interrogare): Posizione: Che cosa c è in? Condizioni: Dove è? Trend: Che cosa è cambiato da? Distribuzione spaziale: Come sono distribuiti? Modellizzazione: Cosa succede se?

14 Funzioni Immissione e verifica dei dati. Trasformazione dei dati (trasformazione di coordinate, editing, ) Immagazzinamento dei dati (ad esempio nei DB) Analisi (creazione di nuove informazioni) Output dei risultati (digitali, cartografici, web, ) Modelli di dati geografici (composti da aspetto spaziale, qualitativo e semantico)

15 Cartografia Una carta è la rappresentazione grafica del mondo reale, quindi lo strumento prettamente grafico della complessità del GIS. Le più semplici sono le mappe topografiche (strade, uso del suolo, ), ma possono essere realizzate mappe più complesse (specialistiche) che rappresentino elementi non fisici della realtà, come la temperatura, la pressione, La carta è composta da: Coordinate associate agli elementi(punti, linee, aree) Relazioni tra elementi Attributi degli elementi

16 Relazioni tra elementi Esistono tre tipi di relazioni: Direzionali Topologiche Di vicinanza Le relazioni direzionali riguardano l orientamento di un elemento rispetto a un altro (a nord, a sud, ) Le relazioni topologiche riguardano la disposizione di una carta rispetto a un altra (equivalenza, contenimento, adiacenza e separatezza) Quelle di vicinanza riguardano la distanza di un elemento rispetto a un altro (vicino, lontano, )

17 Piani informativi La cartografia è composta da diversi piani informativi, che possono essere uniti per realizzare cartografie con le informazioni necessarie. Alcuni tipi di piani informativi sono: Reticolo idrografico Viabilità Parcelle Profilo altimetrico

18 Raster e vettoriali I dati si dividono in raster e vettoriali. Raster: oggetti definiti in tutto il loro dominio, modellizzando dati di tipo continuo. Essi vengono rappresentati in generale con matrici regolari (celle, pixel), reti irregolari di triangoli (superifici TIN) o con curve di livello. Vettoriali: oggetti discreti e discontinui, delimitati in modo preciso (punti, linee, aree). Sono rappresentati con modelli vettoriali, entità topologiche e tabelle di attributi associate.

19 Confronto Vettoriale Raster Vantaggi Vantaggi Occupazione di memoria Topologia esplicita Alta risoluzione Facile lettura delle mappe Operazioni semplici e intuitive Svantaggi Svantaggi Operazioni onerose Vestizione complicata Occupazione di memoria Topologia implicita

20 Raster

21 Modelli del terreno Il modello di elevazione del terreno può essere rappresentato in tre modi: DTM (Digital Terrain Model): Rappresenta le quote della superficie terrestre, dando una quota altimetrica ad ogni cella. TIN (Triangular Irregular Network): Il terreno viene rappresentato con maglie irregolari di triangoli (mesh) Curve di livello: Rappresentazione discreta del terreno con curve poste a differenti altezze.

22 Vettoriali

23 Le entità Gli elementi vettoriali si dividono in entità spaziali e topologiche. Spaziali: sono gli elementi prettamente fisici, ovvero le primitive geometriche di un immagine vettoriale: Punto (adimensionale) Curva (unidimensionale) Superficie (bidimensionale) Topologiche: sono le entità generate dalla relazione (intersezione, adiacenza, ) fra gli elementi spaziali: Nodo (adimensionale) Spigolo (unidimensionale) Faccia (bidimensionale)

24 Formati dei file Vettoriali Raster.shp (informazioni sulla forma).shx (indice di posizione per le queries) TIFF (e GEO-TIFF, ovvero georeferenziati) GIF.dbf (attributi delle features) JPEG.prj (informazioni sul sistema di coordinate) ASCII (informazione riguardo la localizzazione dei dati) Altri (dxf, dwg, ascii, )

25 Raster-Vettoriale Il GIS lavora con entrambi i formati, realizzando carte di tipo rastervettoriale.

26 Raster-Vettoriale Il GIS lavora con entrambi i formati, realizzando carte di tipo rastervettoriale.

27 Software GIS Open Source Commerciali GGRASS (il primo open source, ora molto evoluto sull analisi raster) ESRI (la più grande famiglia di software GIS, comprendente ArcGIS) JUMP (visualizzatore e analisi di dati vettoriali) ERDAS-IMAGINE (gestione di immagini satellitari) GVSIG (visualizzatore e analisi vettoriale e raster) MAPINFO (visualizzatore con gestione di dati vettoriali) QGIS (interfaccia grafica semplice di GRASS) AutoCAD MAP3D (GIS della famiglia Autodesk, con implementazione BIM)

28 Database I database contengono tutte le informazioni da visualizzare e analizzare nella piattaforma Desktop e WebGIS. Open Source Commerciali PostgreSQL (il più diffuso, con estensione PostGIS. Associato a QGIS) ORACLE (molto diffuso e semplice da gestire, con estensione spaziale) HSQLDB (database principalmente di tipo relazionale e non spaziale) ArcSDE (database di ESRI) MS Access (non esplicitamente spaziale, ma configurabile con le geometrie)

29 WebGIS Piattaforma di pubblicazione dei dati cartografici, con interfaccia grafica integrata. Open Source Commerciali GRASS (estensione web del GIS GRASS) MapServer (una delle prime piattaforme WebGIS) ArcIMS (WebGIS di ESRI) Intergraph (Uno dei primi e di maggior successo, ma con difficile interfaccia grafica) QGIS Cloud (molto recente e con utilizzo di tecnologia Cloud) AutoCAD Map Server (WebGIS di Autodesk, con facile interfaccia grafica)

30 WebGIS

31 Cartografie Digitali Italiane Tipo di carta Scala Formato digitale Carte tecniche 1: Shp, e00, dxf, tif, IGM 1: Vector, Raster,... Carte catastali 1: Shp, dxf, e00, Ortofotocarte 1: Shp, dxf, e00, Foto da satellite Dipende dalla risoluzione Carte tematiche Carta geologica, vegetazione, Foto aeree Dipende dalla risoluzione Formati vari A volte in dxf Non specifico

32 Nuove tecnologie GIS WebGIS con tecnologia Cloud e integrazione Desktop, Mobile e Web. Integrazione con tecnologia BIM (Building Information Modeling), migliorando il workflow dei progetti. Analisi di tipo non fisico (metereologiche, inquinamento, inondazioni, )

33 QGIS: Interfaccia Crea layer Browser Barra menù Barra strumenti Legenda Mappa Barra di stato

34 QGIS: Caricamento dati vettore Per aggiungere dati vettore (.shp) si utilizza il comando aggiungi vettore. Gli altri formati disponibili da poter caricare, sono: Raster PostGIS SpatialLite MSSQL Oracle WMS/WMTS WCS WFS Testo Nuovo shp

35 QGIS: Caricamento dati vettore

36 QGIS: Sistemi di riferimento Spesso i dati forniti hanno diversi sistemi di riferimento, quindi per poter integrare tutti i dati, si devono omogeneizzare gli S.d.R. Per conoscere il S.d.R., aprire il file.prj associato al.shp. Nella scheda proprietà vettore, cambiare il S.d.R., con quello trovato nel.prj.

37 QGIS: Sistemi di riferimento

38 QGIS: Stile E possibile cambiare l aspetto dei dati, attraverso la scheda stile. Tre tipologie semplici di stili: Singolo Categorizzato Graduale

39 QGIS: Stile Edifici; Uso suolo: Semplice Strade: Categorizzato

40 QGIS: Attributi ed etichette In generale, agli elementi, sono apposti degli attributi, che è possibile vedere dall apposita tabella, determinando differenze tra un oggetto e un altro. Oltre a uno stile (punto precedente), gli si possono apporre delle etichette agli oggetti, in funzione degli attributi.

41 QGIS: Attributi ed etichette

42 QGIS: WMS I WMS (Web Map Service), sono dei servizi online, che permettono di connettere una mappa web al GIS. Si crea un nuovo layer WMS ( l URL ), con MS_v1.3/raster/ortofoto_colore_12.map, al geoportale nazionale (GN) collegato

43 QGIS: WMS

44 QGIS: Creazione shp da Raster Lo stesso risultato dei servizi WMS, lo si raggiunge con un file Raster (.GEOTIFF,.ECW, ), ma spesso con minore risoluzione. Ora con un ortofoto base, si possono creare quegli oggetti non segnati nella mappa o di progetto, attraverso l aggiunta di un nuovo shp. Per la creazione degli oggetti, ( di tipo punto, linea o poligono. ) bisogna ricordarsi il tipo di shp creato, se è

45 QGIS: Creazione shp da Raster

46 QGIS: Modificare dati La prima modifica possibile è quella geometrica, ovvero cambiare la forma di un elemento. La seconda è la modifica degli attributi dalla tabella, potendo aggiungere, togliere e modificare le colonne.

47 QGIS: Modificare dati

48 QGIS: Stampa La stampa di una cartografia, avviene attraverso il compositore di mappe, che permette di creare e salvare vari modelli di stampa. Prima si scelgono i parametri della stampa (dimensione, risoluzione, ), poi si aggiungono elementi come mappe, scritte, leggende, Strumenti Anteprima Storico comandi Proprietà

49 QGIS: Stampa

50 Riferimenti Training Manual di QGis Manuale utente di Qgis Boffi M., 2004, Scienza dell'informazione geografica. Introduzione ai GIS, Zanichelli. Casagrande L. e Frigeri A., 2014, Gis Open Source: GRASS GIS, Quantum GIS and SpatiaLite, Flaccovio.

51 Contatti e materiali del Corso Prof. Ignazio Vinci ignazio.vinci@unipa.it Ing. Roberto Raimondi roberto.raimondi.1992@gmail.com Informazioni e materiali didattici del Corso saranno pubblicati nella sezione Insegnamento del sito Internet del docente: