Sistemi Informativi Geografici Sistema Informativo Geografico: È un sistema informativo che tratta informazioni spaziali georeferenziate, ne consente la gestione e l'analisi. Informazioni spaziali: dati che hanno una loro forma e posizione, quali ad esempio case, laghi, strade, fiumi, cime e passi, ma anche distribuzione della concentrazione di un inquinante, la quota sul livello del mare Georeferenziate: ne è nota la posizione sulla superficie terrestre (o di un altro pianeta, nel caso in cui si stia facendo cartografia su un altro corpo celeste) Ha tutte le problematiche di un sistema informativo tradizionale, ma inoltre: Il volume di dati è molto elevato I dati sono a due o tre dimensioni (a volte quattro, se il tempo diventa importante E' necessario comprendere una serie di problematiche legate alla georeferenziazione e alla presentazione dei dati che sono state studiate nel corso dei secoli dalle discipline quali la cartografia, la topografia e la geodesia
Dato geografico e cartografia La creazione di una database cartografico ricalca da vicino il processo cartografico Le strutture dati di cui si compone un GIS possono essere pensate come strati di una carta geografica Le problematiche di georeferenziazione e rappresentaziontazione del dato sono specifiche del settore geodetico cartografico L'output di un sistema GIS è spesso, anche se non sempre, una carta geografica È necessario disporre di basi sul processo cartografico e sulla geodesia per poter utilizzare un sistema GIS
La carta geografica Carta geografica: rappresentazione grafica in un piano, simbolica, ridotta e approssimata di una parte della superficie terrestre In un piano: la superficie terrestre è a doppia curvatura, necessariamente ci cono delle deformazioni Simbolica: è una rappresentazione astratta e semplificata (quindi c'è stato un procedimento di modellazione della realtà) Ridotta: non è una rappresentazione a dimensioni reali, ma è stato applicato un fattore di riduzione, detto scala*. Approssimata: la forma e la posizione degli oggetti non ha una precisione assoluta (la forma può essere stata semplificata, ci può essere stata una variazione dimensionale) Scala: rapporto fra le dimensioni di una linea sulla carta e la sua lunghezza reale sulla superficie terrestre
Funzioni di una carta Una carta geografica è una rappresentazione del territorio che consente: Di fornire una conoscenza del territorio sia puntuale che generale (visione sinottica) Di sviluppare processi logici di tipo induttivo e deduttivo in funzione di relazioni di concomitanza, vicinanza, frequenza,... E' la base per un processo di supporto alla decisione, quindi consente di stabilire percorsi, pianificare l'uso del territorio, di un'opera edilizia, ecc..
Quali dati sono rappresentati in questa carta? Che forma geometrica hanno? Come si può decomporre la carta in parti elementari?
Legenda Vestizione grafica di dati uniformi (strade, strutture ricettive) -> geometria + attributi + processo di vestizione
Scomposizione in layer La carta geografica può essere scomposta in un insieme di strati geometricamente e semanticamente uniformi al loro interno ( strade, fiumi minori, città,...): tali strati vengono detti layer nei sistemi GIS Si può separare la geometria (ad esempio la linea) dalla vestizione. La vestizione dipende da attributi dell'elemento cartografato (livello della strada) Ci sono alcuni strati (orografia a sfumo) che hanno una natura diversa: rappresentano informazioni che sono ovunque, non hanno una forma e una posizione precisa. Per ogni punto è sensato chiedersi che valore ha, in questa posizione, il fenomeno rappresentato?
Dalla realtà alla carta Realtà Modellazione Rilievo Introduzione nel GIS Cartografia Rapp. cartografica Analisi
Modellazione Perché modellare: Il sistema informativo ha un obiettivo specifico La realtà è composta di una quantità di informazioni sovrabbondante e non organizzata Modellazione Selezione: di quali fenomeni e di quali loro caratteristiche ci interessiamo? Modellazione geometrica: quale rappresentazione do alla forma dell'oggetto (punto, poligono, linea,...)? Classificazione: quali sono gli oggetti che appartengono alla stessa classe (diverse modellazioni possono avere diversa granularità) Selezione, modellazione geometrica e classificazione interagiscono con la scala (città, fiumi, strade a diversa scala): a scale diverse gli stessi oggetti possono essere inseriti in due classi separate, e possono scomparire!
Modellazione e scala Varia il dettaglio geometrico Varia la geometria Varia la percezione di cosa è una unità case quartiere
Modellazione e scala
Natura del dato Due visioni complementari per interpretare la realtà: Il mondo è vuoto, se non dove è popolato di entità con una posizione, una forma e attributi ben definiti. La cartografia e il sistema informativo registrano tali entità e le loro caratteristiche. E' l'approccio a oggetti territoriali, adatto per rappresentare opere dell'uomo (case, strade) e alcune componenti naturali (fiumi, laghi, coste). Per tali fenomeni si usa in genere una rappresentazione per punti, linee e poligoni (approccio vettoriale). Il mondo è interessato da un insieme di fenomeni, per ciascun fenomeno e ciascun punto della superficie è possibile definire un valore (eventualmente nullo). È l'approccio a campi, adatto per rappresentare fenomeni distribuiti come la quota sul livello del mare, il vento, la concentrazione di un inquinante, la salinità del mare, ma anche la suddivisione amministrativa del territorio (che può essere ben rappresentata anche dall'approccio precedente). Di norma vengono rappresentati con griglie regolari (raster) o con strutture vettoriali 3D (TIN).
Campi e oggetti territoriali Oggetti territoriali: confini e strade Campo: modello di elevazione digitale
Il dato geografico In sintesi, il dato geografico è una entità composta da: Geometria (georeferenziata, di natura discreta o continua) Attributi descrittivi (di vario genere)... ma anche di: Relazioni topologiche (vicinanza, sovrapposizione,...) Tempo Di rilievo (quando è stato rilevato il dato?) Di validità (per quanto tempo può essere considerato valido?) Esempio: una carta dell'insediativo urbano del 1970 è ancora valida oggi? Un sistema informativo geografico manipola dati geografici Dal punto di vista del sistema informativo una carta geografica è una visualizzazione contenente dati geografici
Modellazione geometrica Diverse scale e diversi scopi portano a diverse modellazioni geometriche.
Modellazione attributi Le proprietà possono essere classificate nei seguenti tipi: nominale: identifica un oggetto, rappresentato mediante etichette (toponimi, classi di oggetto non ordinabili) ordinale: attributo il cui dominio è ordinato, ma non ha senso effettuare calcoli (ad esempio classificazione di città); intervallo: ha senso effettuare operazioni di differenza (temperatura); rapporto: ha senso effettuare rapporti (funziona per le unità di massa, ad esempio, ma dire che 20 gradi è il doppio più caldo di 10 non ha senso, lo 0 è arbitrario) Diversi tipi di attributi sono salvati con diversi tipi di dati primitivi e rappresentati in diverso modo Nominali: stringhe Ordinali: numeri interi Intervallo/rapporto: numeri interi o floating point
Modellazione attributi Rappresentazione dei diversi tipi di attributi sulla cartografia
Il layer, il dato geografico, la mappa La modellazione del dato geografico porta ad una classificazione, così come si fa nella modellazione concettuale per le basi di dati Un layer è l'equivalente di ciò che è una tabella per le basi di dati relazionali: Una tabella è un contenitore di record strutturalmente identici Un layer è un contenitore di dati geografici strutturalmente identici, ovvero con la stessa geometria e gli stessi attributi Una carta geografica prodotta da un GIS è una sovrapposizione di layer opportunamente vestiti secondo regole che ne mettono in evidenza uno o più attributi (oltre ovviamente alla geometria)