Cad e Gis: i formati (wiki) Computer-Aided Drafting, supporto dell'attività di disegno tecnico (drafting) creazione di un modello, tipicamente 2D Computer-Aided Design, supporto dell'attività di progettazione (design) di manufatti sia virtuale che reali. I sistemi di Computer Aided Design hanno come obiettivo la creazione di modelli, soprattutto 3D, del manufatto. Categorie di CAD I sistemi CAD possono essere classificati secondo differenti criteri. Guardando all'estensione del dominio, inteso come campo di utilizzo, si può distinguere tra: Sistemi CAD orizzontali Si tratta di sistemi CAD aventi un dominio molto ampio, come ad esempio progettazione architettonica e quella meccanica. I comandi offerti da questi sistemi sono indipendenti da uno specifico contesto applicativo. Si avranno pertanto comandi come traccia-linea senza alcuna nozione se la linea rappresenta una parete di un edificio o lo spigolo di un supporto metallico. Sistemi CAD verticali Si tratta di sistemi con dominio ristretto, orientati ad un particolare contesto applicativo, con comandi e funzionalità specifici per quel contesto. Ad esempio, un sistema CAD verticale per la progettazione di interni offrirà comandi per creare e posizionare differenti tipi di pareti e collocarvi porte e finestre. 1
Pressoché tutti i sistemi CAD possono essere personalizzati ed estesi al fine di migliorare la produttività dei progettisti e la qualità e dei progetti. Le principali modalità per estendere un sistema CAD sono: Librerie Collezioni di modelli di oggetti e simboli da utilizzare nel progetto. Per esempio, un CAD per arredatori può contenere una libreria di mobili. Ogni mobile può essere copiato dalla libreria e posizionato nel progetto di un arredamento. Macro Comandi ottenuti componendo comandi più semplici tramite un linguaggio di programmazione. Per esempio, in un sistema CAD 2D per fornire la funzione di disegno di muri, una macro può chiedere all'utente di inserire il punto iniziale, il punto finale e lo spessore del muro, e inserire automaticamente nel modello due linee parallele che rappresentano il muro. Verticalizzazioni I CAD, in particolare quelli di alte fasce, possono gestire proprietà ed informazioni dei progetti ottenuti per personalizzarli, presentarli con video o immagini (rendering), oppure per calcolarne le proprietà fisiche e geometriche (analisi di interferenze, simulazioni dinamiche, analisi agli elementi finiti ecc.) integrandosi con strumenti CAE (Computer-aided engineering). GIS e SIT SIT è l'acronimo italiano di Sistema Informativo Territoriale. L'acronimo inglese Geographic information system (GIS) viene spesso usato, erroneamente, come sinonimo di SIT. Un sistema informativo territoriale o SIT è infatti "Il complesso di uomini, strumenti e procedure (spesso informali) 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 e Mussio, 1988). Un GIS è invece un sistema informativo computerizzato che permette l'acquisizione, la registrazione, l'analisi, la visualizzazione e la restituzione di informazioni derivanti da dati geografici (geo-riferiti). Secondo la definizione di Burrough (1986) "il GIS è composto da una serie di strumenti software per acquisire, memorizzare, estrarre, trasformare e visualizzare dati spaziali dal mondo reale". Trattasi quindi di un sistema informatico in grado di produrre, gestire e analizzare dati spaziali associando a ciascun elemento geografico una o più descrizioni alfanumeriche. Esempio di un sistema informativo geografico nel quale sono caricati livelli poligonali, lineari e puntuali. http://www.regione.piemonte.it/repcarj/welcome.do Il GIS è l'ambiente software che permette l'elaborazione e manipolazione dei dati geometrici georeferenziati, che sono memorizzati in strutture dati del tipo DBMS (Database management system). 2
http://www.regione.piemonte.it/repcarj/welcome.do Modello dei dati GIS Per la rappresentazione dei dati in un sistema informatico occorre formalizzare un modello rappresentativo flessibile che si adatti ai fenomeni reali. Nel GIS abbiamo tre tipologie di informazioni: Geometriche: relative alla rappresentazione cartografica degli oggetti rappresentati; quali la forma (punto, linea, poligono), la dimensione e la posizione geografica; Topologiche: riferite alle relazioni reciproche tra gli oggetti (connessione, adiacenza, inclusione ecc ); Informative: riguardanti i dati (numerici, testuali ecc ) associati ad ogni oggetto. Il GIS prevede la gestione di queste informazioni in un database relazionale. L'aspetto che caratterizza il GIS è quello geometrico: esso memorizza la posizione del dato impiegando un sistema di proiezione reale che definisce la posizione geografica dell'oggetto. A differenza della cartografia su carta, la scala in un GIS è un parametro di qualità del dato e non di visualizzazione. Quando un Sistema Informativo Territoriale può essere utilizzato via Web viene considerato un webgis 3
Il GIS consente di mettere in relazione tra loro dati diversi, sulla base del loro comune riferimento geografico in modo da creare nuove informazioni a partire dai dati esistenti. Il GIS offre ampie possibilità di interazione con l'utente e un insieme di strumenti che ne facilitano la personalizzazione e l'adattamento alle problematiche specifiche dell'utente. I GIS presentano normalmente delle funzionalità di analisi spaziale ovvero di trasformazione ed elaborazione degli elementi geografici degli attributi. Esempi di queste elaborazioni sono: L'overlay topologico: in cui si effettua una sovrapposizione tra gli elementi dei due temi per creare un nuovo tematismo (ad esempio per sovrapporre il tema dei confini di un parco con i confini dei comuni per determinare le superfici di competenza di ogni amministrazione o la percentuale di area comunale protetta); Le query spaziali, ovvero delle interrogazioni di basi di dati a partire da criteri spaziali (vicinanza, inclusione, sovrapposizione etc.) Il buffering: da un tema puntuale, lineare o poligonale definire un poligono di rispetto ad una distanza fissa o variabile in funzione degli attributi dell'elemento La segmentazione: algoritmi di solito applicati su temi lineari per determinare un punto ad una determinata lunghezza dall'inizio del tema; La network analysis: algoritmi che da una rete di elementi lineari (es. rete stradale) determinano i percorsi minimi tra due punti; La spatial analysis: algoritmi che utilizzando modelli dati raster effettuano analisi spaziali di varia tipologia, ad es: analisi di visibilità; Analisi geostatistiche: algoritmi di analisi della correlazione spaziale di variabili georeferite. Uno Shapefile è un formato vettoriale di registrazione di identità geometriche e delle loro informazioni associate. Il formato Shapefile fu introdotto da ESRI con ArcView GIS v.2 all'inizio degli anni '90. A tutt'oggi una grande varietà di software utilizza gli Shapefile per lo storage dei dati geografici. Gli Shapefile registrano semplicemente i dati geometrici "Primitivi": Punti, Linee, Poligoni e Testi. Da sole queste primitive, dette "Feature", non sono utili, mancando degli attributi che specificano cosa queste primitive rappresentino. Perciò una tavola di records registra proprietà e attributi per ogni primitiva "Shape" dello Shapefile. 4
Componenti degli Shapefile Uno shapefile è considerato un unico file, ma in realtà è l'insieme di più file. Tre file sono obbligatori, senza di essi uno shapefile non è tale; ad essi si possono aggiungere altri 9 file che conservano indici e dati accessori. Ogni file è conforme alla convenzione per i nomi MS-DOS 8.3 (8 caratteri di prefisso, punto, 3 caratteri di suffisso - detto estensione - p.e. shapefile.shp) per essere compatibile con la maggior parte delle applicazioni. Ogni file condivide con gli altri il proprio nome (prefisso prima del punto). Tutti i file di uno Shapefile sono allocati nella stessa cartella. File obbligatori:.shp - il file che conserva le geometrie;.shx - il file che conserva l'indice delle geometrie;.dbf - il database degli attributi. File opzionali:.sbn e.sbx - indici spaziali;.fbn e.fbx - indici spaziali delle feature in sola lettura;.ain e.aih - indici degli attributi dei campi della tabella;.prj - il file che conserva l'informazione sul sistema di coordinate, espresso in Well-Known Text (descrive un datum, un geoide, un sistema di coordinate e una proiezione);.shp.xml - metadato dello shapefile;.atx - indice degli attributi della tabella (file.dbf) nella forma <nome_shapefile>.<nome_colonna>.atx (ArcGIS 8 e superiori). ArcGIS: Geodatabases and Feature Datasets A geodatabase is a relational database that stores geographic information. A feature dataset is a collection of feature classes that share the same spatial reference frame. Geodatabase Feature Dataset Feature Class 5
ArcGIS Geodatabase Workspace Geodatabase Feature Dataset Feature Class Geometric Network Relationship Object Class 3 Components of ArcGIS Desktop ArcCatalog managing data data preview metadata ArcMap display, query, edit cartography, coordinates, projections, distance, graphs, some analysis ArcToolbox Analysis (geoprocesor) Transformations 6
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Reticolo idrografico MDB 9
Feature limiti tratto da GeoDatabase 10