Geomatica agraria

Geomatica

Glossario

• Dato geograficamente esplicito: qualsiasi elemento collocato sulla terra che ha un suo spazio, indicato con delle coordinate, e delle determinate caratteristiche (ampiezza, altezza, ecc.), indicate come attributi.
• Dati geografici: dati territoriali che sono strutturati con delle coordinate, un riferimento spaziale relativo alla collocazione precisa, che devono sempre essere presenti a coppie. A queste coppie di coordinate viene associata una componente descrittiva: un insieme di valori che danno conto delle proprietà di quel elemento.
• Dato georiferito: che ha subito il processo di georeferenziazione.
• Georeferenziazione: il processo (di tipo matematico) attraverso il quale un oggetto viene posizionato secondo una coppia o una sequenza di coordinate, di affidabilità nota, in un determinato sistema di riferimento. Questo è il processo che ci permette di assegnare alla posizione effettiva i diversi oggetti presenti nel territorio. Un esempio di questo processo è il GPS.

Storia della geomatica

Il punto di partenza è l'esigenza dell'uomo di rappresentare il territorio in relazione alle proprie esigenze (sapere dove siamo e cosa ci circonda). Troviamo espressioni grafiche che possono essere ricondotte alla cartografia già in epoca preistorica in pitture rupestri, evidenziando l'importanza di questa materia per l'uomo. Fino agli anni '80 (e alcune volte anche ora), la cartografia era analogica ossia su supporto cartaceo, codificata con regole che consentono di capire cosa è graficamente riportato. Ai giorni nostri la cartografia è digitale e l'insieme dei simboli è esplicitato in maniera informatizzata e permette la manipolazione diretta dei dati. La cartografia analogica e informatizzata consente di ottenere dei valori metrici, matematicamente corretti con minime distorsioni, riguardanti le caratteristiche degli oggetti, creando, quindi, dei modelli che funzionano attraverso simbologie.

Si sono sviluppate anche nuove tecnologie come la tecnologia CAD con due prodotti particolari fra cui AutoCAD. Questa tecnologia presenta un dato in forma molto semplice, ha struttura informatizzata e si ha una componente grafica e una di archivio alfanumerico finalizzata alla precisione della rappresentazione grafica di manufatti.

Tipi di tecnologie software

• Computer Aided Drafting
• Computer Aided Design

Un'altra tecnologia è la Automate Mapping and Facilities Management che consente di organizzare le primitive geometriche dal punto di vista grafico in un sistema a rete associando un database alfanumerico; trova applicazione nella gestione delle reti tecnologiche. La cartografia numerica rappresenta un inventario degli oggetti presenti a terra (le tipologie di oggetti dipendono dal capitolato d'appalto) che vengono rappresentati come primitive geometriche (punto, linea e poligono), stoccati all'interno dei supporti informatici che permettono l'identificazione univoca. Organizza le geometrie degli oggetti di diverse classi su layer diversi (orografia, idrografia, vegetazione, ecc.) ed è possibile quindi selezionare solo alcuni elementi.

GIS/SIT/LIS

Sono infrastrutture di dati territoriali che rappresentano organizzazioni delle strutture informatiche via via più complesse, che consentono un'analisi spaziale per progettare sulla base di specifiche esigenze un modello della realtà su misura in due dimensioni identificando le geometrie. Si definiscono i tre elementi:

• GIS (Geographic Information System): consente di trattare il dato geografico completamente nelle sue due componenti ossia base grafica e attributo e che consente, attraverso la topologia, l'analisi spaziale.
• LIS (Land Information System): è un sistema informatico dove il dato geografico è orientato alla gestione di aspetti amministrativi.
• SIT (Sistema Informativo Territoriale): è un elemento che implica una organizzazione superiore rispetto al GIS ossia la componente umana, gli utenti e i committenti (chi ha le domande di ricerca da soddisfare), relazionandola con il dato geografico.

Altri aspetti interessanti

Il tipo di rappresentazione: queste tecnologie permettono di passare da una rappresentazione qualitativa ad una metrica (ossia esatta e affidabile).

Scala e obiettivi: la relazione fra scala e obiettivi in quanto la geomatica è un insieme di tecnologie che consentono di ottenere l'informazione per risolvere dei problemi legati all'ambiente ed al territorio, a diverse scale e per diversi obiettivi. In base all'obiettivo si dovrà lavorare con una scala specifica che determina anche la scelta dello strumento.

Esempi

Viticoltura di precisione: all'interno del campo è necessario definire una serie di strumenti che mi diano informazioni precise in una superficie relativamente piccola. In questo caso si ha a che fare con un vigneto e quindi il dato sarà nell'ordine dei centimetri dove quindi saranno molto sensibili (posizionamento satellitare).

Vocazionalità viticola del territorio: sono necessari una serie di strumenti che coprono una elevata superficie sovracomunale sull'ordine dei chilometri quadrati e si useranno strumenti come le immagini aeree che permettono di raccogliere dati.

In sintesi

Quando si affronta qualsiasi lavoro che metta in relazione dati geograficamente espliciti si devono mettere in considerazione 4 fattori:

• Scala
• Obiettivi
• Strumenti
• Tecniche

Quello che cambia ogni volta è la conoscenza di base dei processi e dei fenomeni studiati: serve sapere quali dati richiedere al GIS per il lavoro da eseguire.

La geomatica

Il termine deriva da Geos ossia terra e “matica” ossia informatica. Questo termine ci indica che questa materia si riferisce alle coordinate e alla informatizzazione di tutte le fasi del trattamento dei dati. Definizione di geomatica: approccio sistematico (è qualcosa di organizzato, relativo ad un sistema) integrato (che implica che elementi, i dati, provenienti da diverse fonti vengano organizzati in modo da interagire fra di loro) e multidisciplinare (relativo a diverse discipline) per selezionare strumenti (trovare lo strumento più appropriato per l'obiettivo da svolgere) e tecniche appropriate per acquisire, in modo metrico e tematico (relativamente alle variabili che so per certo che entrino all'interno del processo), integrare, trattare, analizzare, archiviare e distribuire dati spaziali georiferiti in formato digitale. La geomatica è quindi quella scienza che mette insieme elettronica, ingegneria e informatica per applicazioni di analisi del territorio a diversa scala.

La geomatica viene applicata in diversi fattori come la logistica, la gestione dei rifiuti, il geomarketing, l'organizzazione delle reti di vendita, portali cartografici, informazioni turistiche, consorzi di bonifica, l'agricoltura di precisione, ecc. Per quanto riguarda l'agricoltura di precisione sono state definite delle linee guida che definiscono questa come “strategia gestionale che utilizza tecnologie informatiche per raccogliere dati forniti da fonti multiple in vista di un loro successivo utilizzo nell'ambito di decisioni riguardanti le attività produttive di campo”. La geomatica è quindi importante per tutte le attività produttive dell'azienda agraria.

Le basi scientifiche della geomatica comprendono la geodisia (lo studio della forma della Terra che ha il compito di definire le superfici di riferimento: il geoide, che viene usato per la misure delle quote, e l'ellissoide, utilizzato per le misure di angoli), la topografia (il bagaglio matematico per rilevare dei punti a terra considerando delle superfici di riferimento e troviamo al suo interno la planimetria, l'altimetria e l'agrimensura), la fotogrammetria (insieme di strumenti che ci permetti di avere informazioni metriche attraverso l'uso di immagini, foto), il telerilevamento (scienza che permette attraverso l'uso di satelliti di acquisire dati), il posizionamento satellitare (consente il posizionamento dei punti a terra nei tre assi, anche in continuo), i webgis (insieme di tecnologie che permettono lo scambio di dati georiferiti e geolocalizzati) e la cartografia numerica che trovano unione nei sistemi informativi territoriali.

Il sistema informativo territoriale

Il sistema informativo territoriale è il livello di organizzazione più complesso ed è l'insieme della componente informatica che è il GIS (software e base di dati) e che va ad interfacciarsi con chi è chiamato a prendere le decisioni nei territori, dall'insieme delle tecnologie che si interfacciano con il GIS, comprendendo anche le conoscenze di chi si interfaccia con il GIS stesso.

Il dato

Acquisire ed integrare i dati significa, innanzitutto, rilevarli rispettando le diverse caratteristiche delle tecnologie utilizzate, riconducendoli ad entrare nel geo-database trovando degli elementi che ci consentano di individuare delle caratteristiche comuni fra i dati stessi, in modo da inserirli all'interno del sistema GIS, e capire quali funzioni e procedure automatiche all'interno del GIS utilizzare per trasformarli da grezzi a elaborati (e quindi in informazione). I metodi di restituzione del dato sono la visualizzazione a video/stampa o in una applicazione web.

Con la parola “dato” generalmente si intende il dato grezzo ossia l'oggetto della nostra osservazione che può essere rappresentato in diversi modi:

• Numero (intero, decimale, con virgola mobile);
• Testo;
• Un'entità geometrica o primitiva geometrica;
• Un'immagine;
• Un suono;

Il dato può essere di tipo qualitativo o quantitativo e quando questo dato grezzo è preso da solo non è molto significativo avendo potenzialità di informazione molto bassa. Aggiungendo il dato ad un insieme, fornendo il contesto e il significato specifico, si ottiene l'informazione ossia la condizione che porta all'incremento di conoscenza di un soggetto. L'informazione è qualcosa di molto complesso che si ottiene dopo un processo codificato.

“L'informazione copre un ruolo fondamentale in quanto è la componente fondamentale in qualsiasi processo decisionale: per agire correttamente, decision makers, imprese e cittadini devono essere dotati di informazioni affidabili e aggiornate su come il nostro pianeta e il clima stanno cambiando.” – Sistema Europeo Monitoraggio della Terra.

L'informazione ambientale copre un ruolo fondamentale tanto che l'Unione Europea:

• Si è posta l'obiettivo di migliorare le basi di conoscenza e le basi scientifiche della politica ambientale dell'Unione;
• Sostiene la ricerca e la diffusione delle conoscenze nel settore della produzione agricola sostenibili;

Quindi, la qualità delle decisioni dipende anche dalla qualità delle informazioni da cui si parte: necessitiamo, quindi, dei sistemi informativi. Questi ultimi sono insiemi di elementi che si relazionano fra di loro all'interno del contesto dell'informazione. Per decidere che sistema informativo scegliere e utilizzare si deve seguire un determinato procedimento:

• Definizione di un obiettivo;
• Raccolta dei dati di base;
• Organizzazione dei dati in strumenti;
• Allargamento della base dei dati;
• Organizzazione dei dati in informazione;
• Decisione.

Il sistema informativo è, alla fin fine, sempre esistito ed è sempre presente, può infatti essere:

• Virtuale (“nella testa” dell'imprenditore);
• Cartaceo;
• Informatico;

Quindi, quando un sistema informativo si trova in un contesto informatico allora si parla di sistema informatico. Dal sistema informatico si passa a quello informativo quando le risorse umane applicano delle procedure per la richiesta dell'informazione.

Area del monitoraggio e controllo

All'interno del sistema di presa delle decisioni abbiamo due aree fondamentali:

• Area del monitoraggio: mette a disposizione il dato grezzo, arriva all'elaborazione per arrivare alla fase d'analisi passandolo al livello successivo;
• Area del controllo: l'area di chi prende le decisioni (il politico, l'imprenditore), che decide come prendere il prodotto dell'analisi, decide come usarle e decide che significato ha il feedback ricevuto, i nuovi dati grezzi.

Sistemi di supporto delle decisioni

Effettuare le migliori scelte possibili implica poter contare su un sistema di supporto delle decisioni. Un sistema di supporto alle decisioni è un sistema informativo “intelligente” che aiuta l'utente a prendere le decisioni quando questo fornisce i dati e le informazioni per ottenere informazioni aggiuntive e scenari. La funzione principale è quindi quella di estrarre in poco tempo e in modo versatile le informazioni utili ai processi decisionali, provenienti da una rilevante quantità di dati. Si trovano quindi in un livello superiore rispetto al sistema informativo.

Il DSS (Decision Support System), attraverso procedure informative, fornisce al decisore:

• La disponibilità di tutte le informazioni necessarie per la comprensione del problema (storico dati, dati da piattaforme diverse);
• La possibilità di esplorare i dati secondo punti di vista, in base alle esigenze dello stesso utente o più utenti;
• La possibilità di valutare gli scenari conseguenti alle scelte compiute.

La differenza fra un sistema informativo territoriale e un DSS è che quest’ultimo è più interattivo ed è già programmato per fornire diversi modelli.

Data-base

I data-base sono insiemi di dati organizzati in una struttura logica che è pensata per razionalizzare la gestione di parte di dati e l'aggiornamento degli stessi per permetterne la trasformazione. I dati contenuti in un database possono interessare un solo argomento: per ogni singolo elemento abbiamo una serie di informazioni che è, per ognuno, dello stesso tipo. La “tabella” è la struttura fondamentale dei data-base ed è organizzata in righe, che contengono i record, e colonne, che contengono i campi.

I data-base più presenti sono i data-base relazionali: archivi in cui le informazioni sono organizzate in tabelle interrelate, che consentono ricerche e aggiornamenti incrociati (più argomenti correlati fra loro). La struttura della base dei dati si basa su una serie di record in cui cambiano i campi. Il vantaggio di questa struttura, detta Structured Query Language, è quella di richiamare con un'unica query i campi.

Il DBMS (Data-Base Management System) è un sistema software progettato per consentire la creazione, manipolazione e interrogazione di un database che consente all'utente (o più utenti) di operare sui dati (inserimento, modifica, ricerca, visualizzazione, ecc.). Un esempio sono Access e Oracle.

Ogni analisi o progetto territoriale si basa su una banca dati territoriale ossia un database territoriale. Questa è l'insieme dei dataset, ossia la base di dati, i layer del GIS, che riguardano i nostri file. I dataset saranno relativi ad ogni argomento e devono avere determinate caratteristiche:

• Copertura geografica dell'area del progetto o più estesa;
• Stesso sistema di coordinate;
• Formato di file compatibile con il software GIS in uso;
• Formato di rappresentazione delle geometrie compatibile: modello di rappresentazione del dataset (vector/raster) compatibile con il tipo di analisi e operazioni previste dal progetto;
• Parametri di qualità del dato (geometrie e attributi) definiti;

La creazione di un database territoriale è la parte più onerosa di un progetto territoriale. Lo sviluppo della banca dati territoriale è l'insieme di tutte le operazioni per portare i dati territoriali in un unico database del GIS. Richiede l'organizzazione della creazione della banca dati territoriale in fasi:

• La definizione del fabbisogno di dati;
• L'acquisizione di dati esistenti definendo le fonti di dati (interne/esterne; pubbliche/private), l'acquisizione e la consultazione dei metadati (i dati che descrivono i dati stessi riportando chi, come e che qualità possiedono questi) e l'integrazione nel database (dati digitali: importazione in formato voluto, conversione delle coordinate, georeferenziazione, ecc.; dati cartacei: digitalizzazione).
• La raccolta di dati in campo (GPS, palmari, ecc.)

Ovviamente si deve cercare di avere operazioni di immissione il più possibile automatizzate e standardizzate.

Per le fonti di dati ci si può affidare a:

• Fonti interne alla propria organizzazione (SIT Regione, SIT Consorzio Bonifica, SIT singole imprese);
• Fonti esterne ossia fornitori pubblici (preferibili quelli istituzionali) e fornitori privati;
• Consultazione cataloghi di dati on-line come il Geoportale Nazionale, il Sistema Informativo Nazionale Ambientale, il Portale APAT-MAIS, ecc.

Contesto tecnico-normativo e Metadati

Il contesto tecnico-normativo è necessario vista la complessità di SIT e infrastrutture di riferimento e ci sono tre ordini di riferimenti:

• I riferimenti tecnici (requisiti, definizioni, protocolli);
• I riferimenti normativi ossia le leggi;
• I riferimenti di Standardizzazione ossia gli ISO.

Questi provvedimenti in Italia comprendono l'intesa GIS (riferimento tecnico nazionale): intesa Stato-Regioni per la realizzazione di tecniche specifiche sui sistemi informativi geografici di interesse generale. Sono documenti di specifiche tecniche a supporto della realizzazione dei Data Base Topografici nazionali. Questa intesa prende corpo con l'adozione del SR geodetico nazionale ETRF2000 e la definizione delle specifiche di contenuto dei Data-Base geotopologici. Sono sistemi di riferimento che ci consentono di avere il dato matematico per il punto.

Viene istituito un insieme di provvedimenti che ha definito il codice dell'amministrazione digitale: norme che sono necessarie per l'istituzione del quadro normativo di riferimento per la disponibilità, la gestione, l'accesso, la trasmissione e la fruibilità dei dati.