Appunti SIT - Sistemi Informativi Territoriali

Introduzione ai GIS

Che cosa è un GIS?

Geographic Information Systems (GIS). È l’insieme di strumenti per acquisire, archiviare, estrarre, elaborare e rappresentare dati spaziali del mondo reale.

Geo localizzazione

Posizionamento geografico di un oggetto in spostamento. È l’identificazione della posizione geografica nel mondo reale di un dato oggetto, per esempio uno smartphone.

Georeferenziazione

Assegnazione di un sistema di coordinate univoco ad uno strato informativo tematico e/o mappa topografica.

IDT

Infrastruttura di Dati Territoriali (IDT). È l’insieme di tecnologie, metodi, politiche ed accordi istituzionali tesi a facilitare la disponibilità, l’omogeneità e l’accesso a dati geospaziali. Una IDT gestisce dati e relativi attributi, metadati, strumenti per la scoperta, visualizzazione e valutazione dei dati, modalità di accesso ai dati…

Evoluzione dei SIT

Utilizzo dei GIS

• Rappresentazione cartografica
  • Ubicazione di punti di misura su basi cartografiche
  • Rappresentazione con strati informativi (carta geologica, pedologica ecc.)
• Creazione di banche dati georeferenziate
• Elaborazione dei dati territoriali integrazione ed elaborazioni di dati mediante GIS
• Servizi cartografici webgis, GPS

I GIS permettono di:

• Gestire dati georeferenziati (associando coordinate spaziali)
• Considerare la variabilità nello spazio e nel tempo di un parametro
• Esaminare più variabili contemporaneamente e valutare le loro interazioni
• Realizzare rapidamente e facilmente carte tematiche

Modelli di rappresentazione geografica

• Modello vettoriale: punti, linee, poligoni
• Modello raster: celle a dimensioni costanti

Come lavora un GIS

• Lavora rappresentando gli oggetti del mondo reale attraverso singole mappe (o layer)
• Ogni layer (layer comuni, layer strade ecc) contiene una singola tipologia di informazione (strade, uso del suolo, pozzi) distinguibili in linee, poligoni e punti (in ordine degli oggetti tra parentesi)
• Le mappe sono archiviate usando i comuni sistemi di coordinate
• Ogni elemento spaziale è collegato ai suoi attributi
• Utilizzando più temi o layer è possibile rappresentare anche situazioni reali complesse e quindi creare una cartografia tematica.

Modelli di dati cartografici

Modellizzazione

È una semplificazione della realtà o più semplicemente: un modello secondo il quale rappresentare il mondo reale.

Modelli di dati geografici

I dati appartenenti ad una base di dati geografica sono composti da tre componenti:

• Aspetto spaziale: geometria/tipologia (se è una linea, un punto o un poligono)
• Aspetto semantico: attributi alfanumerici, numerici e statistici (contenuto della tab attributi)
• Aspetto di qualità

Modelli dei dati geografici caratteristiche geometriche

• La geometria viene descritta per mezzo di coordinate di punti e funzioni tematiche che usano come elementi le primitive geometriche.
• La geometria dipende dal sistema di riferimento della scala
• La scala definisce il dettaglio e le approssimazioni rispetto alla realtà

Modelli dei dati spaziali

Esistono due tipologie di modelli di dati spaziali:

• Modello Vettoriale: gli oggetti sono rappresentati come punti, linee e poligoni. Gli attributi degli oggetti sono collegati tramite tabelle di database (tabella degli attributi)
• Modello Raster: la realtà spaziale è rappresentata come una griglia di celle. Ad ogni cella corrisponde un valore numerico

Dati vettoriali e dati Raster

Vettoriale:

• Sono memorizzati attraverso le coordinate dei punti significativi degli elementi stessi

Raster:

• Sono memorizzati tramite la creazione di una griglia regolare in cui ad ogni cella (pixel) viene assegnato un valore alfanumerico che rappresenta un attributo

Modello Vettoriale

• Punti: adimensionale; posizione nello spazio, ma non ha una lunghezza.
  • Vengono identificati con una coppia di coordinate x, y.
  • Rappresentano oggetti che sono troppo piccoli per avere una propria lunghezza e area
• Linee: monodimensionale; posizione nello spazio e lunghezza.
  • Vengono identificate con una serie di coppie di coordinate x, y.
  • Rappresentano oggetti che sono troppo stretti per avere una propria area
• Poligoni: bidimensionali; posizione nello spazio, crea lunghezza e area.
  • Identificati da una linea che inizia e termina nello stesso nodo (nodo: punto iniziale e terminale di una linea).
  • Rappresentano oggetti con una propria area
• Volumi: tridimensionali; posizione nello spazio, lunghezza, area, altezza

Modello Raster

È una struttura definita da aree elementari (pixels) di dimensione regolare, generalmente di forma quadrata. Ogni area elementare è associata ad una coppia di coordinate o ad un identificativo riga-colonna.

• Punto: definito da un singolo pixel la cui posizione è determinata da un numero di righe e colonne
• Linee e aree: sono definite da una serie di pixel confinanti.

Nel modello Raster il valore della cella indica il valore dell’attributo. Ogni cella avrà quindi un suo valore. Le operazioni su più Raster file possono essere eseguite esclusivamente sulle celle corrispondenti.

Raster

Si hanno due tipologie di dati Raster:

• Immagini (formato “grafico”, jpg, tiff)
  • Foto aeree
  • Ortofoto
  • Foto satellitari
  • Immagini acquisite tramite scanner
• GRID - Rappresentazione di “fenomeni” che variano nello spazio (es. temperatura, altitudine)

Mappe Grid (modello Raster)

Le mappe di Grid si basano sul modello dati Raster di ArcInfo. Queste mappe sono idonee alla rappresentazione di fenomeni che variano gradualmente nello spazio (quota, velocità e direzione del vento, pendenze, temperature ecc.). Al Grid è associata una tabella collegata con i valori numerici. La tabella è strutturata in base al valore dei pixel.

Topologia

È una branca della matematica moderna. Viene utilizzata per definire esplicitamente proprietà spaziali di singoli elementi e le relazioni tra essi, in modo tale da poter cogliere ulteriori importanti informazioni. Le primitive topologiche descrivono le entità geografiche stabilendo delle relazioni che le connettono. Le relazioni sono indipendenti dalla geometria degli oggetti.

Modello vettoriale – topologia

Regole topologiche:

• Ogni arco deve essere limitato da due nodi
• Ogni arco limita due poligoni (left & right)
• Ogni poligono è costituito da un elemento chiuso fatto da una serie di nodi e archi
• Gli archi si devono intersecare solo in corrispondenza dei nodi
• Attorno ad ogni nodo ci sono archi e poligoni