Ingegneria del territorio

GIS e cartografia

La cartografia è la scienza della rappresentazione dei dati geografici che elabora carte della Terra e degli altri corpi celesti, con un sistema di riferimento specifico e una tipologia di proiezione e scala che dipendono dal tipo di mappe che si vuole elaborare.

Sistema di coordinate

Il sistema di coordinate è usato per definire la posizione di una mappa per "georeferenziarla". Ne esistono di diversi tipi:

• Sistemi di coordinate geografiche: utilizza una superficie sferica tridimensionale per rappresentare la Terra o meglio sferica o sferoidale. Un qualsiasi punto sulla Terra è individuato da latitudine e longitudine che sono rispettivamente la distanza dall'Equatore e dal primo meridiano.
• Sistema di coordinate proiettato: è basato sulla trasformazione del sistema di coordinate geografiche su una superficie bidimensionale.
• Sistema di coordinate verticali: definisce la posizione verticale rispetto a una posizione di riferimento, solitamente il livello del mare.

Dato geodetico

Il dato geodetico definisce la grandezza e la forma della Terra, nonché l'orientazione e l'origine del sistema di coordinate utilizzate. Il "datum" può essere basato su una rappresentazione della Terra di tipo:

• Superficie piana: per piccole distanze in quanto la curvatura della Terra è trascurabile (10 km).
• Modello sferico: rappresentazione sferica con un preciso raggio che provoca deformazioni eccessive ai poli.
• Modello ellissoidale: è il modello più accurato che rappresenta la superficie topografica della Terra, il livello del mare o il geoide, cioè una superficie ortogonale in ogni punto alla forza di gravità ed una quota che è quella media della Terra.

Proiezioni cartografiche

Il "datum" è un modello che approssima la forma della Terra e consiste nella scelta di un opportuno modello, quindi le proiezioni cartografiche trasportano le coordinate dell’ellissoide al piano della carta. Il passaggio prevede delle deformazioni in quanto topologicamente diverse, e il passaggio è previsto mediante le seguenti metodologie:

• Conservazioni degli angoli (carte conformi)
• Conservazione delle superfici (carte equivalenti)
• Minimizzazione di tutte le deformazioni senza annullarne nessuna (carte afilattiche)

Le proiezioni cartografiche possono essere di 3 tipologie differenti: azimutale, conica e cilindrica (normale, trasversale, ortogonale). Una delle più usate è la proiezione cilindrica di Mercatore (UTM o proiezione conforme di Gauss). La superficie proiettata è suddivisa in superfici comprese tra due meridiani distanti tra loro 6° identificando 60 fusi (Italia fusi 32 e 33 prolungato di 30’), poi troviamo le fasce ovvero le superfici comprese tra due paralleli distanti 8°, individuati dalle lettere dell’alfabeto (Italia fasce S e T). Una zona è individuata dall’intersezione tra fasce e zone, ognuna delle quali è divisa in quadranti di 100 km di lato identificando un reticolato geografico.

Proiezioni utilizzate in Italia

In Italia le proiezioni più usate sono: UTM, Gauss-Boaga (utilizzato per la cartografia ufficiale italiana), Cassini-Soldner (utilizzato dal Nuovo Catasto dei Terreni italiano).

Sistemi informativi territoriali

I sistemi informativi possono essere spaziali come il GIS e non spaziali come AutoCAD. La differenza sostanziale è che il GIS a ogni elemento geometrico correla un'informazione.

SIT

Un SIT è un sistema organizzato di risorse umane, dati geografici ed eventualmente risorse informatiche. È progettato per acquisire, conservare, mantenere, manipolare, analizzare, illustrare tutte le forme di dati. Lo scopo di un SIT è l’analisi e la gestione di problematiche territoriali. Il GIS definisce una topologia, cioè un insieme di regole per esplicitare la connessione e la continuità tra gli elementi spaziali collegandoli alle relative descrizioni. Oltre agli aspetti geometrici e topologici, il modello dei dati per essere efficace, deve prevedere l’inserimento al suo interno dei dati descrittivi dei singoli oggetti reali, definendoli come attributi.

Caratteristiche del GIS

Attributi, topologia e geometria vengono dunque implementati in un GIS che associa in modo biunivoco oggetti con proprietà geometriche, topologiche e geografiche in modo da consentire elaborazioni. Quindi possiamo acquisire, analizzare, visualizzare, interrogare, sovrapporre e modificare più carte tematiche (overlay mapping) di una determinata zona, garantendo la corrispondenza delle coordinate geografiche, della scala e delle distanze.

Il GIS (Geographical Information System) è un potente strumento di analisi, presentazione e elaborazione dei dati spaziali, il cui utilizzo ha semplificato l’elaborazione di cartografie.

Definizioni

• Sistema: insieme di elementi funzionali connessi tra loro per fornire un dato valore (insieme organizzato di risorse).
• Informazione: un dato elaborato e interpretato fa emergere un significato. Ha un contenuto finalizzato a uno scopo ben preciso, prodotto da elaborazioni, condivise dall'organizzazione e valide nel contesto interpretativo e di utilizzazione.
• Geografia: riferita al territorio, posizionata su carta.

Pertanto, il GIS è un insieme di risorse organizzate per perseguire uno scopo, orientato a gestire ed elaborare informazioni su un dato territorio. Parliamo di informazioni e dati, però c'è una differenza tra loro:

• Il dato è l’espressione di una grandezza (misura).
• L’informazione nasce dal dato e non coincide con esso, ma attraverso il significato che diamo al dato otteniamo un’informazione.

Il GIS è uno strumento perché diviene sistema informativo una volta che si inseriscono i dati. Nasce da un’idea di John Snow, considerato il padre della moderna epidemiologia, pioniere dell’utilizzo della cartografia per lo studio della diffusione di malattie infettive. Mediante questa logica ha affrontato l’epidemia di colera del XIX secolo durante la Rivoluzione Industriale in Inghilterra.

Software open source

Il GIS è un software open source (gratis, in cui tutti possono contribuire allo sviluppo di estensioni). I dati utilizzabili sono:

• Dati vector: sono primitive geometriche, ovvero punti, linee, poligoni con 3 caratteristiche: geometria (forma e posizione), topologia (relazioni tra oggetti di tipo adiacente, connessione, inclusione) e informazioni (numeriche o testuali).
• Dati raster: sono matrici di celle (pixel), a ciascuno dei quali è attribuita un’informazione e la sua dimensione (espressa dall’unità di misura della carta, ci dice la precisione del dato).

Modellare la realtà

Esistono principalmente due modi di concettualizzare o modellare la realtà da un punto di vista geografico considerando oggetti:

• Discreti
• Distribuiti

In cui bisogna stare attenti all’estensione dei file:

• Raster: .TIF (immagini) .TFW (georeferenziazione)
• Vector: .SHP (informazioni geometriche) .DBF (informazioni tabellari) .SHX (file indice che raccorda geometrie e tabelle)

Il GIS memorizza dati impiegando un sistema di proiezione (come l’oggetto della superficie terrestre viene rappresentato nel piano cartesiano mediante trasformazioni) e un sistema di coordinate (coppie di valori che definiscono la posizione). In questo modo definisce univocamente la posizione geografica dell’oggetto.

I file spesso riportano sistemi di riferimento differenti, e generalmente GIS prevede come sistema generale quello che è stato inserito per primo, adottando la sovrapposizione al volo live in un unico sistema però è importante lavorare nello stesso sistema (WGS 84: 3857).

Interoperabilità

Il GIS garantisce interoperabilità, cioè la capacità di software del tutto differenti di cooperare senza conflitti di sistemi o contenuto. Questo consente di ottenere una serie di vantaggi/benefici:

• Supporto di più applicazioni client, ogni utente può usare il proprio software preferito così come per i tipi di dati.
• Aumento della produttività.
• Eliminazione del tempo per convertire o tradurre i dati.
• Aumento dell’accessibilità al dato.
• Tutti gli utenti hanno un accesso semplice al dato, più accurato e più aggiornato.
• Aumento della sicurezza dei dati.

Affinché sia garantita l’interoperabilità è necessario attenersi a degli standard condivisi quali di rilievo (tecniche per la creazione di database topografici), di formati, pubblicazioni e fruizione.

Progetto INSPIRE

Il progetto INSPIRE è stato ideato dalla comunità europea per la realizzazione di infrastrutture di dati territoriali, basato sull’interoperabilità di dati spaziali. Questa direttiva come l’OGC (Open Geospatial Consortium) sono basate sul consenso che prevede a livello internazionale la scelta degli standard per i dati geospaziali e i servizi basati sulla posizione geografica.

Tra i principali standard OGC troviamo:

• WMS (Web Map Service): produce mappe dinamicamente di dati spaziali visualizzata come immagine su browser, ma non è scaricabile e modificabile.
• WCS (Web Coverage Service): fornisce i dati spaziali insieme a descrizioni dettagliate restituendo dati che possono essere interpretati ed estrapolati.
• WFS (Web Feature Service): è un vero e proprio shapefile (formato di archiviazione dei dati vettoriali) scaricabile anche parzialmente.

Tra i portali che forniscono questi servizi abbiamo:

• Portale cartografico nazionale
• RSDI (Regione Basilicata)
• ISTAT
• ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale)
• Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti

Le ragioni e i principi del piano

Il piano è un diritto del cittadino che tra l’altro ha il diritto/dovere di contribuire alla sua elaborazione. Per quanto riguarda il concetto di pianificazione noi non siamo mai in grado di fare una lista esaustiva delle cose da fare, e qualora la scala fosse fissata e avessimo tutti i riferimenti normativi che chiariscono l’ambito in cui ci troviamo, metteremo in campo strumenti e riflessioni diverse che dipendono dal contesto in cui si opera.

Facendo riferimento al regolamento urbanistico di una regione e confrontandolo con le altre cambieranno i connotati tecnici di uno strumento sebbene similari. E ancora oggi abbiamo la legge urbanistica 23 del 1999 in Basilicata, ma domani ci sarà un’altra norma, cambieranno gli strumenti, l’organizzazione. Pertanto, questa disciplina presenta un suo dinamismo che punta a cercare un’ottimalità in contesti normativi differenti.

Trattandosi di urbanistica è meglio condividere i principi, perché condividendo i principi di un approccio razionale si riuscirà a superare le difficoltà delle normative.

La necessità di elaborare un piano si concretizza quando uno o più principi vengono meno e ciò implica la presenza di un problema. I principi sono:

• Equità
• Efficienza
• Conservazione delle risorse riproducibili

Spesso sono conflittuali tra loro ed è necessario trovare un compromesso. In realtà, spesso, la visione coesiva di piano è incompleta perché appunto non si tiene conto di queste complessità. Infatti, le norme hanno generato strumenti di negoziazione lontani da questi principi.

Il piano deve essere pertanto razionale ed è tale quando è molto vicino agli obiettivi. Il problema è che vi è una forte incertezza sugli obiettivi per questo si parla di razionalità limitata. Questo concetto è stato introdotto da Simon, durante il processo decisionale la razionalità è limitata a causa di una serie di fattori dovuti a desideri eterogenei di una comunità, ma anche a incertezze territoriali (idrologia).

Anche altri studiosi hanno contribuito allo sviluppo di questa disciplina come Bernard Pò che ha fondato la CAMSADE, cioè un gruppo di lavoro, contribuendo allo sviluppo di metodologie per l’evoluzione delle decisioni collettive e ha lavorato alla teoria dei grafi.

O ancora Popper, filosofo contemporaneo, che ha introdotto il concetto di piecemeal engineering (ingegneria frammentaria) secondo cui per poter risolvere un problema è necessario “smontarlo", risolvendo singolarmente i pezzi per poi ricostruirlo. Così come ha introdotto il concetto di falsificabilità che è il principio di demarcazione tra un approccio scientifico e metafisico, secondo cui una teoria per essere scientifica deve essere confrontabile pertanto deve essere sottoposta a un controllo che possa falsificarla.

Quando si elabora un piano poiché si ha un consumo di suolo è necessario farlo per qualcosa di buono, per un obiettivo per il quale si è disposti a raggiungere un compromesso. Quindi è necessaria una certa suscettibilità da parte del progettista in modo tale che il progetto sia caratterizzato da un certo accountability (trasparenza e responsabilità sulle incertezze) e che il processo di costruzione coinvolga tutti gli attori (partecipazione).

Strategic planning

In uno strategic planning ci deve essere corrispondenza tra problema e azione al fine di conoscere la performance e la prestazione dello stesso, così da avere una falsificabilità del piano elaborato. In questa “pianificazione strategica” possiamo nominare degli step di svolgimento per cui è richiesta una discussione:

• Conformità delle azioni
• Razionalità del sistema informativo e delle modalità strategiche
• Ottimalità ex-ante: condizioni iniziali
• Ottimalità ex-post: valutazione performance

Il piano da esercizio individuale diviene processo collettivo, e va visto come patto sociale orientato al benessere pubblico, ed è inteso come un “controllo del futuro”.

Per un approccio classico secondo McLoughlin e Chadwick una collettività intraprende un’azione di modificazione dell’ambiente in cui vive, con un processo in cui:

• La situazione sia stata confrontata in atto con i fabbisogni e le aspirazioni così come percepiti.
• Siano state esaminate diverse alternative, valutando per ciascuno di esse quali consentono di conseguire in misura maggiore le aspirazioni e gli obiettivi individuati.
• Sia stata stabilita e adottata una regola per il confronto di tali alternative e ne sia stata scelta una.

Ciò non basta per adottare un processo razionale, senza massimizzare i 3 principi fondamentali, e inoltre bisogna tenere in considerazione i 7 requisiti di un approccio razionale:

1. Miglior conoscenza della coerenza con gli obiettivi della gestione
2. Conoscenza di mezzi efficienti e appropriati per quegli obiettivi
3. Conoscenza degli effetti delle decisioni prese
4. Conoscenza della compatibilità con altre decisioni del soggetto decisionale
5. Conoscenza della compatibilità con decisioni di altri soggetti che operano nello stesso ambiente
6. Miglior conoscenza dei costi e dei risultati
7. Miglior capacità di valutare i rapporti fra costi e risultati

Principi ordinamentali

I principi ordinamentali sono presenti sia all’interno della Costituzione Italiana sia nella legge Urbanistica Nazionale. Compresi i 3 principi fondamentali ci sono delle istanze, ovvero delle domande fatte al piano:

• Accountability: capacità di render conto (esplicitare elementi e criteri del processo)
• Pertinenza e rilevanza: la pianificazione è legata a questi due obiettivi, pertinenza perché devono essere connessi, devono avere un grado di appartenenza al contesto, e parliamo di rilevanza perché agisce nell’ordinamento di obiettivi
• Comunicazione e partecipazione: rispetto agli anni ‘90 non esiste un decisore, ma bensì tramite comunicazione e partecipazione è possibile identificare i problemi e le relative soluzioni
• Interoperabilità e valutazione: deve essere tenuto in conto anche l'interoperabilità cioè l’interazione che sussiste tra più piani inerenti alla stessa area. E inoltre occorre fare delle valutazioni e dei monitoraggi per cui sono richieste informazioni

Definizioni

• Plan (Piano): legato alla programmazione delle trasformazioni fisiche, è un documento scritto che contiene le azioni (cose da fare) che nel futuro si intende sviluppare, sono azioni esplicite che possono essere sviluppate per il raggiungimento di obiettivi specifici in un determinato tempo.
• Program (Programma): è una dichiarazione, legata ai processi di pianificazione, della condizione futura desiderata. Mentre il piano è legato alla dimensione delle trasformazioni fisiche, a differenza del programma che è rivolto alla modifica di un intervento, alla gestione dei processi di sviluppo socio-economica dove la relazione con il contesto non è strettamente necessaria (obiettivi generali).
• Policy (Politica): identificano i principi di base che guidano il governo senza dir nulla di operativo, riconoscono i principi senza esporre la parte operativa (cambiamento del clima).
• Development (Sviluppo): è un processo di trasformazione economica e sociale che si basa su un complesso set di fattori culturali e ambientali e sulla loro interazione.

Programmazione regionale dalle origini all'affermazione del modello comunitario

Già a partire dalla legge del 1942 e successivamente con l’evoluzione dell’UE è stato possibile nominare 2 livelli di progettazione:

• Fisica: che tiene conto dell’assetto del territorio e individua aree a ciascuna delle quali è associato un certo scopo.
• Economica: tiene conto della necessità di programmare le risorse.

A partire dagli anni ‘50 il concetto di sviluppo non era una priorità all’interno delle politiche territoriali del paese, l'intervento dello Stato a sostegno di determinati processi economici è un elemento chiave. L'evoluzione del contesto normativo e territoriale ha portato a una maggiore attenzione alla pianificazione e all'implementazione di strategie di sviluppo integrate e sostenibili.