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5.3.1. Definizione delle Zone UTM

Il sistema UTM è stato adottato per la regione compresa tra i paralleli 80°N e 80°S, suddivisa in 60 fusi,

ciascuno di 6° di ampiezza in longitudine. I fusi sono numerati progressivamente con numeri arabi in senso

antiorario a partire dall’antimeridiano di Greenwich. La Zona n° 1 è delimitata dai meridiani posti a

longitudine 180° e 174° ed è centrata sul meridiano avente longitudine 177° W.

Ogni zona è segmentata in 20 fasce (o bande) di latitudine ognuna ampia 8°. La denominazione di queste

bande inizia dalla “C” a 80° S, ed aumenta fino alla lettera “X” (sono omesse le lettere I e O, per non

confondere queste denominazioni con 1 e 0). L’ultima banda (X), è estesa di 4° verso nord (84°N), in modo

da coprire le terre presenti in questa porzione di superficie terrestre.

Le bande di latitudine A e B, così come le Y e le Z, si riferiscono alle zone occidentali e orientali,

rispettivamente dell’Antartide e dell’Artide. È conveniente ricordare che la prima banda dell’emisfero

settentrionale (boreale) inizia è la N.

Per quanto riguarda la proiezione UTM del territorio italiano, questo è compreso nei fusi

 32, centrato sul meridiano di longitudine 9°E da Greenwich

 33, centrato sul meridiano di longitudine 15°E da Greenwich

 34, centrato sul meridiano di longitudine 21°E da Greenwich

Tuttavia esistono rappresentazioni della nazione italiana in cui tutto il territorio viene rappresentato

nell’unico Fuso n° 32 (cfr. cartografia ISTAT).

Utilizzando zone ampie 6° [sviluppo planimetrico lungo l’equatore di Ca 667.957 km (in base a ellissoide

WGS84)] e adottando una riduzione del fattore di scala di 0,0004 la quantità di distorsione complessiva

all’interno del fuso risulta molto contenuta (< 1:1000).

In ogni zona, il fattore di scala del meridiano centrale riduce il diametro del cilindro trasverso, in modo da

porre quest’ultimo in posizione secante, e che quindi incontra la superficie dell’ellissoide lungo due

meridiani a deformazione nulla, posti ad una distanza di 1,62° di longitudine a est e ovest rispetto al

meridiano centrale. Tali meridiani delimitano

 una zona interna con fattore di scala <1.

 due zone esterne alle estremità est e ovest del fuso con fattore di scala > 1.

La posizione di un punto sulla superficie terrestre è individuata indicando

22 1) Il numero del fuso UTM

2) I valori delle coordinate planimetriche

a) Easting (X), distanza planimetrica (proiettata) misurata a partire dalla posizione del

meridiano centrale del fuso.

b) Northing (Y), distanza planimetrica (proiettata) misurata a partire dall’equatore.

Visto che all’interno di ciascun fuso si hanno stessi valori di coordinate, è indispensabile per l’esatta

designazione di ogni posizione UTM che sia anche indicato il numero del Fuso trattato.

6. LA CARTA INTERNAZIONALE DEL MONDO E I SUOI SOTTOMULTIPLI

Nel 1909 fu proposta, in sede internazionale, la suddivisione della superficie del mondo secondo una

squadratura concordata, e l’allestimento della cartografia alla scala 1:1.000.000 secondo questa

squadratura da parte di ciascuno stato. Ogni foglio della carta avrebbe avuto la dimensione di

4° di latitudine x 6° di longitudine

e sarebbe stato individuato dalle lettere della zona e dal numero del fuso. Fu proposta l’adozione di una

proiezione conica modificata policentrica e la denominazione “Carta internazionale del Mondo”. Dalla

squadratura della carta internazionale è derivato il taglio delle seguenti carte ufficiali a scala maggiore.

La legislazione Italiana indica i seguenti enti come organi ufficiali cartografici dello Stato:

 Istituto Geografico Militare (IGM)

 Istituto Idrografico della Marina (IIM)

 Sezione foto cartografica dello Stato Maggiore dell’Aeronautica (SMa)

 Amministrazione del Catasto e dei servizi Tecnici Erariali

 Servizio Geologico Nazionale (funzioni attualmente assunte dall’ISPRA)

6.1. Carta alla Scala 1:50.000

Le carte terrestri sono prodotte dall’Istituto

Geografico Militare (IGM), da parte del quale è in

fase di attuazione la copertura del territorio

nazionale, che si compone di 636 elementi alla scala

1:50.000, denominati “Fogli”, con dimensioni di 20' in

longitudine e 12' in latitudine.

Tale carta è inquadrata nella rappresentazione

conforme Universale Trasversa di Mercatore (UTM),

e il sistema di riferimento geodetico è basato sull'

ellissoide internazionale con orientamento medio

europeo (ED 1950).

23

6.2. Carta alla Scala 1:25.000

I suddetti 636 fogli a scala 1:50.000, sono ciascuno ulteriormente suddivisi in 2298 elementi in scala

1:25.000, denominati “Sezioni”, con dimensioni di 10’ in longitudine x 6’ in latitudine, le quali sono

anch’esse inquadrate nella rappresentazione conforme Universale Trasversa di Mercatore (UTM); il sistema

di riferimento geodetico è basato sull'ellissoide internazionale con orientamento medio europeo (ED 1950).

Pertanto, il taglio geografico di una "sezione” è sottomultiplo della carta d'Italia

2

alla scala 1: 50.000 (1/4) e copre una zona di terreno pari circa 150 km .

Le sezioni sono numerate con numeri romani da I a IV in senso orario a partire

dalla sezione di NE, come accade al fogli 373 in figura.

Questa cartografia rappresenta anche l'orografia, costruita con curve di livello

equidistanti 25 m e riporta i confini di stato, i limiti amministrativi regionali,

provinciali e comunali.

6.3. Le Cartografie Regionali (Carte Tecniche Regionale CTR)

Le suddette 2298 sezioni in scala 1:25.000, sono ulteriormente suddivise nelle cosiddette carte tecniche, in

scala 1:10.000 e 1:5.000, utili per progettazioni di maggiore dettaglio e per attività di pianificazione

territoriale. Il rilievo per la costruzione di queste carte è attuato dalle singole regioni, che hanno provveduto

alla produzione di queste cartografie denominate Carte Tecniche Regionali (CTR). Pertanto si distinguono le

 “Sezioni CTR” a scala 1:10.000 (≠ Sezione IGM a scala 1:25.000) sono

a) 1/4 della sezione IGM a scala 1:25.000

b) 1/16 del foglio IGM a scala 1:50.000

Quindi sono numerate da 1 a 16.

 “Elementi CTR” a scala 1:5.000 sono 1/4 della sezione CTR a scala 1:10.000 e sono quindi numerati

da 1 a 4.

La rappresentazione adottata è quella di Gauss – Boaga.

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7. IL GIS

7.1. Introduzione al GIS (SIT)

7.1.1. Definizione di GIS (SIT)

Il termine GIS è un acronimo che sta per Geographic Information System (Sistema Informativo Geografico),

definito come

una raccolta organizzata di dati geografici, apparecchiature e personale tecnico, finalizzati a catturare,

immagazzinare, manipolare, analizzare e mostrare tutte le forme di informazioni georeferenziate.

Cioè un Sistema Informativo Geografico è un sistema computerizzato in grado di immagazzinare e utilizzare

dati riferibili ad aree della superficie terrestre.

I GIS possono essere visti sulla base di 3 approcci:

1) Approccio dei geodati → un GIS è un database spaziale, cioè un database contenente dataset che

rappresentano l’informazione geografica in termini di modello di dati generico, e consente la

gestione di elementi vettoriali, detti features quali immagini raster, attributi, tipologie, reti, ecc.

2) Approccio geovisualizzazione → un GIS consente di costruire rappresentazioni geografiche

(mappe), in cui vengono visualizzati gli elementi geografici (feature) e le loro relazioni spaziali con la

superficie terrestre.

3) Approccio geoprocessing → un GIS è un insieme di strumenti operativi per l’analisi geografica e

l’elaborazione dell’informazione.

il termine SIT sta per Sistema Informativo Territoriale, definito come

un’insieme di dati e informazioni georeferenziate, organizzate secondo un modello dati e regole

riguardanti le operazioni di accesso, modifica, interrogazione, consultazione,rappresentazione e diffusione

dei dati.

Tali operazioni sono realizzabili tramite l’impiego di strumenti informatici, quali i GIS o i DBMS (Database

Management System).

Alla creazione di un SIT partecipano Regioni, Province e Comuni, e deve soddisfare 3 principali requisiti:

1) Individuare il contesto disciplinare (discipline coinvolte) e conoscitivo (i dati) necessari al governo del

territorio. In tal ambito i dati devono essere

 Integrati con dati statistici

 Georeferenziati, ovvero riferiti a un comune sistema di riferimento geografico (Gauss – Boaga,

UTM, ecc.)

 Certificabili, cioè ufficiali

2) Definire la documentazione informativa a sostegno dell’elaborazione dei programmi e delle

metodologie d’intervento.

3) Registrare gli effetti indotti dall’applicazione delle normative e delle azioni di trasformazione del

territorio.

Pertanto il SIT definisce un modello dati e delle regole di gestione degli stessi; il GIS è inteso invece come la

parte informatica (software) del sistema.

7.1.2. Funzioni del Software GIS

Il software che costituisce i Sistemi Informativi Geografici può essere diviso in 5 gruppi di funzioni:

1) Input dati e Verifica → funzione che copre tutti gli aspetti relativi alla cattura dei dati spaziali (dalle

carte esistenti, dalle osservazioni in campagna, ecc.) e alla loro conversione in formati digitali

elaborabili da un computer.

2) Immagazzinamento dati e Gestione del database → funzione che copre tutti gli aspetti relativi

all’organizzazione dei dati relativi all’ubicazione spaziale degli attributi delle diverse entità

geografiche (punti, linee e poligoni). I sistemi software adibiti alla gestione del database si chiamano

Database Management System (DBMS).

25 3) Output dati e Presentazione → funzione che copre tutti gli aspetti relativi alle modalità di

presentazione e rappresentazione dei dati e del loro trasferimento all’utilizzatore. I dati possono

essere infatti rappresentati come carte, diagrammi, tabelle, report,ecc.

4) Trasformazione dati → funzione necessaria alla rimozione degli errori o alle operazioni di

aggiornamento e omogeneizzazione dei dati in modo che siano compatibili con altri database.

5) Interazione e Interfaccia con utenti e operatori

7.2. Periferiche e Tipi di File Caratteristici del GIS

I GIS possono contenere dati provenienti da diverse fonti e, dal punto di vista della creazione di un

geodatabase (database geografico), sono classificabili come dati primari (acquisiti direttamente) e dati

secondari (acquisiti indirettamente), che a loro volta possono essere di tipo Raster (immagini) o di tipo

Vettoriale (primitive grafiche di tipo punto, linea,poligono).

Dati di tipo Raster Dati di tipo Vettoriale

Immagini Telerilevate Rilievi e Misure GPS

Primari Foto Aeree Digitali Rilievi topo – cartografici

Immagini Scannerizzate Carte Topografiche

Secondari Modelli Digitali del Terreno Database topografici

7.2.2. Acquisizione di Dati Raster

ACQUISIZIONE PRIMARIA

Il metodo più usato, per l’acquisizione di dati raster da immettere in un geodatabase, è il telerilevamento o

remote sensiting, che consiste nella misura di proprietà fisiche, chimiche e biologiche degli oggetti, senza

un diretto contatto con essi. Le informazioni acquisite derivano dalla misura di quantità di radiazioni

elettromagnetiche emesse, riflesse o disseminate, attraverso l’utilizzo di sensori montati su aerei e satelliti.

Tali sensori sono distinguibili in

 Passivi → si basano sulla radiazione solare riflessa o sull’energia radiata dalla superficie

terrestre.

 Attivi → generano una loro sorgente di onde elettromagnetiche e ne registrano gli effetti con la

superficie terrestre.

La caratteristica più importante dei dati così acquisiti è la risoluzione, di cui si distinguono 3 aspetti:

1) Risoluzione Spaziale → descrive la dimensione degli oggetti spaziali rilevabili dai sistemi che

attualmente rilevano immagini con pixel la cui dimensione a terra è compresa da < 1 m a 1 Km.

2) Risoluzione Spettrale → descrive le diverse parti dello spettro elettromagnetico rilevabili dai sistemi,

che attualmente possono acquisire dati in una sola banda dello spettro elettromagnetico, o in

diverse bande simultaneamente (sistemi multi-banda o multi-spettrali).

I valori della radiazione acquisiti vengono normalizzati e ricampionati in modo da fornire un

intervallo di numeri compresi tra 0 – 225 per ogni banda, per ogni pixel e per ogni immagine.

3) Risoluzione Temporale → descrive la frequenza con cui le immagine vengono acquisite per la stessa

area; i satelliti attualmente utilizzati sono distinguibili in 2 tipologie:

 Orbitanti, raccolgono informazioni da diverse parti della superficie terrestre ad intervalli regolari.

 Geostazionari, raccolgono informazioni sempre dalla stessa porzione di superficie.

Un altro metodo per l’acquisizione di dati raster, consiste nell’utilizzo di foto aeree, catturate con camere

digitali; il vantaggio dell’utilizzo di tale metodologia consiste nella possibilità di acquisire immagini in stereo

coppie, la cui sovrapposizione parziale di territorio ripreso da due fotogrammi contigui, permette la

ricostruzione tridimensionale del territorio stesso.

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ACQUISIZIONE SECONDARIA

Si compie attraverso l’utilizzo di uno scanner, che digitalizza le hardcopy analogiche (es. immagini cartacee),

generando un fascio luminoso e rilevando la luce riflessa o trasmessa da tale fascio, lungo una serie linee

contigue che attraversano tutto il documento; le diverse caratteristiche della luce riflessa o trasmessa dallo

scanner sono da esso trasformate in pixel che ricostruiscono in forma digitale l’immagine originale.

Le differenze di quantità di luce riflessa vengono classificate in

 2 livelli (bianco e nero = 1 bit pixel)

 Livelli multipli di grigio (8, 16, 32 bit pixel)

Gli scanner a colori sono in grado di rilevare una gamma di colori classificati in 8 bit pixel nelle bande del

verde, del rosso e del blu.

Inoltre gli scanner sono suddivisibili in funzione della loro modalità di acquisizione delle immagini, in

 Scanner piani → l’originale viene posizionato su una superficie piana trasparente, e il sistema di

scansione si sposta lungo le due dimensioni.

 Scanner a Tamburo → l’originale è posizionato su un tamburo ruotante attorno al sensore dello

scanner.

 Scanner ad alimentazione continua → l’originale viene trascinato da una serie di rulli e scorre

davanti ai sensori dello scanner che sono fissi e distribuiti lungo tutta l’ampiezza dell’originale.

7.2.3. Acquisizione di Dati Vettoriali

ACQUISIZIONE PRIMARIA

La raccolta di dati vettoriali avviene tramite due operazioni:

1) Rilevamento topo-cartografico

2) Rilevamento tramite GPS

ACQUISIZIONE SECONDARIA

Le principali periferiche di input, dette quantizer, sono dispositivi elettronici in grado di convertire dati

analogici, in segnali digitali utilizzabili dai sistemi GIS; i quantizer più frequentemente utilizzati sono

 Digitalizer o Tavolo Digitalizzatore → i dati vengono inviati da un cursore, detto puck, che può

essere liberamente spostato su un tavolo, sotto la cui superficie è inserita una fitta maglia di spire

elettriche in grado di rilevare la posizione del segnale, che viene poi inviata al computer.

 Scanner

Detto questo, le metodologie più diffuse per l’acquisizione secondaria di dati vettoriali sono

a) Digitalizzazione manuale → l’acquisizione di dati vettoriali avviene fissando la mappa sul digitalizer;

l’operatore, tramite lo spostamento del puck, inserisce una serie di punti le cui coordinate

permettono di ricostruire entità vettoriali quali punti, linee e poligoni.

b) Digitalizzazione video o “a testa alta” → l’acquisizione di dati vettoriali avviene interpretando

manualmente, attraverso il monitor di un computer, le entità rappresentate su una fonte di dati,

preliminarmente georeferenziata, acquisiti da uno scanner (es. mappa, immagine satellitare, foto

aerea, ecc.).

c) Fotogrammetria → l’acquisizione di dati vettoriali avviene tramite l’interpretazione di coppie

stereoscopiche di foto aeree.

d) COGO (Coordinate della Geometria) → l’acquisizione di dati vettoriali avviene tramite l’input diretto

di dati derivanti da rilevamenti topo cartografici di oggetti quali edifici, strade, condotte, ecc.).

7.3. I Dati e le Fonti di Dati nel GIS

I principali fornitori e produttori di dati sono agenzie e enti governativi, quali:

 Regioni, Province e Comuni

 Autorità di Bacino

 Servizi Tecnici e Agenzie Centrali (ISPRA)

 Organi Cartografici dello Stato (Istituto Idrografico della Marina e Sezione Fotocartografica delle

Stato Maggiore dell’Aeronautica)

 Amministrazione del Catasto e dei Servizi Tecnici Erariali

27  Il Servizio Geologico Nazionale (INGV)

Alcuni formati di file, ampiamente utilizzati come fonti digitali di dati per i GIS, sono

 TIGER Files → sono stati sviluppati a sostegno delle attività di classificazione dell’Ufficio del Censo

Statunitense e quindi coprono solo il territorio USA; includono dati digitali inerenti alle entità

cartografiche, confini amministrativi, toponimi, coordinate, ecc.

 USGS Digital Line Graphs (DLGs) → dati che rappresentano informazioni cartografiche, tramite linee,

punti e poligoni) tratte dalle carte del Servizio Geologico Americano (USGS). I dati sono suddivisi in

layer tematici (idrografia, elevazione, trasporti, toponomastica,ecc.).

 Spatial Data Transfer Standard → standard che fornisce specifiche per il trasferimento di dati

spaziali digitali da un’applicazione all’altra.

Occasionalmente i produttori di software producono dei formati che diventano di fatto degli standard per il

trasferimento dei dati; tra questi formati commerciali, i più importanti ai fini dei GIS, sono

 Drawing Exchange Format (DXF) → file in formato ASCII che descrive il contenuto dei file CAD, in

modo da renderli leggibili da tutti i sistemi software.

 SHAPEFILE (vd dopo).

7.3.1. Gli Attributi dei Dati Spaziali

Gli attributi degli oggetti spaziali da inserire in un database possono essere di 2 tipi:

1) Spaziali → registrano la localizzazione, la geometria e la topologia degli oggetti spaziali. La

localizzazione spaziale degli oggetti può essere identificata in coordinate geografiche (longitudine e

latitudine) in uno dei sistemi cartografici standard, o in coordinate rettilinee (X e Y) con una origine

locale.

2) Non Spaziali,a loro volta suddivisibili nei tipi

a) Temporali → si riferiscono spesso all’età degli oggetti (es. età formazioni) o ai tempi di

misurazione.

b) Tematici → si riferiscono a tutti gli altri tipi di proprietà degli oggetti.

Tali attributi vengono organizzati in tabelle, file formati da una struttura bidimensionale costituita da

 Record, che rappresentano i valori delle entità o oggetti spaziali.

 Colonne, che rappresentano gli attributi delle entità.

Ogni sistema, GIS compreso, richiede l’organizzazione e la gestione dei dati con funzionalità proprie dei

DBMS, di cui pertanto è necessario definire la struttura.

Le Feature Attribute Table (FAT)

il software ARC/INFO immagazzina le informazioni descrittive nelle tabelle di un database; ogni tabella è

costituita da campi (item) e ogni record immagazzina i dati di ogni occorrenza della feature (nel nostro caso

punti, linee e poligoni). Tali tabelle sono note come FAT (Feature Attribute Table).

Un GIS è in grado di legare i dati spaziali (grafici) con i dati descrittivi (tabulari), e in tal tipo di legame vi sono

3 caratteristiche:

1) Esiste una relazione uno a uno tra le feature geografiche sulla carta e i record nelle FAT.

2) La connessione tra le feature geografiche e i loro contenuti descrittivi è mantenuta con un unico

identificatore numerico che è assegnato ad ogni feature (es. per i poligoni l’identificatore è

assegnato dalla label point).

3) L’identificatore unico è fisicamente immagazzinato sia nel file che contiene le coordinate XY, sia nel

corrispondente record nella FAT.

Gli attributi possono essere di svariato genere, ma sono classificabili in 3 categorie:

 Nominali → attributi che possono essere immagini, clip, audio, ecc, e ospitano variabili (dati) che

forniscono informazioni descrittive sugli oggetti, ad esempio il colore di un’entità o di

un’occorrenza, il tipo di vegetazione, i nomi delle città, ecc. In questo tipo di attributi non sono

impliciti riferimenti quantitativi (dimensione, taglia, ordine,ecc.).

28  Ordinali → attributi che ospitano variabili (dati) che implicano una classificazione o un ordine dei

valori delle entità; un attributo ordinale può quindi essere descrittivo (alto, medio, basso) o

numerico (es. valori di resistenza al taglio, permeabilità, ecc.). L’ordine descrive solo la posizione o il

rango, ma non specifica né forma né scala.

 Intervallo o Rapporto → attributi numerici che descrivono sia il grado che le differenze assolute di

dimensioni tra gli oggetti (es. area di una superficie, lunghezza, peso, ecc).

7.3.2 Tipi di Formato dei Dati Geografici

Coverage

Un coverage è un formato di file geografici vettoriali basato su modello georelazionale, che permette di

memorizzare sia la componente spaziale (localizzazione) sia gli attributi descrittivi, delle entità

geografiche. Per rappresentare le entità

spaziali, le coverage utilizzano un insieme di

classi di feature (feature class), ognuna delle

quali rappresenta un insieme di punti, linee,

poligoni e annotazioni; inoltre le coverage

possono registrare relazioni topografiche tra le

entità geografiche memorizzate. Una coverage

viene registrata come una directory, all’interno

della quale ogni feature class viene registrata

come un insieme di file che definiscono la

feature di interesse. Ad esempio, in una

coverage poligonale vengono registrate sia le linee, che delimitano l’area poligonale, sia le geometrie

poligonali s.s. Inoltre i poligoni dispongono anche di entità puntuali label, che registrano gli attributi

informativi del poligono.

Ogni copertura ha una feature class, detta Tic, che definisce le estensioni spaziali dell’area interessata dalla

coverage in un sistema di riferimento convenzionale. È importante sottolineare che questi Tic non sono delle

feature class puntuali effettive della coverage.

Geodatabase

In ArcGis il geodatabase è un repository contenente un insieme di dati di vario tipo, dai dati tabellari ai

dati raster, il cui immagazzinamento comprende sia lo schema sia le regole geometriche di base per ogni

dato geografico ivi registrato. La registrazione all’interno del geodatabase di tutti i tipi di dati, comprese le

feature class, le tabelle degli attributi e i dati raster, avviene tramite tabelle, mentre la rappresentazione

spaziale delle feature geografiche avviene sia per elementi vettoriali che raster, che però vengono

immagazzinate e gestite anch’esse in tabelle degli attributi. Pertanto, ogni feature class viene registrata

come una tabella ed ogni fila rappresenta un’occorrenza di feature (un punto, una linea, un poligono).

Uno degli elementi fondamentali dell’organizzazione dei dati geografici tramite geodatabase è la scalabilità

del sistema, ovvero la sua capacità di "crescere" o diminuire di scala in funzione delle necessità e delle

disponibilità. Infatti, in base alla scala del sistema si distinguono 2 tipi di geodatabase:

1) Personal Geodatabase (.mdb) → versione del database utilizzabile da un solo utente, tramite un

Microsoft Access database.

2) File Geodatabase (.dgb) → versione condivisa da più utenti che possono contemporaneamente

lavorare sulle geometrie e sugli attributi; alcuni di tali Relational Database Management System

sono:

 Oracle

 IBM

 Microsoft SQL Server

 PostGre

29 Dataset

Il dataset è un file inseribile nel geodatabase, che rappresenta il meccanismo principale usato per

organizzare e utilizzare le informazioni geografiche. Esistono 3 principali tipi di dataset:

1) Le Feature Class

2) I Dataset Raster

3) Le Tabelle

La creazione di una raccolta di questi tipi di dataset è il primo passo per la progettazione e la costruzione di

un geodatabase.

Shapefile

Lo shapefile è un formato dati geografici vettoriali, creato e diffuso da ESRI per la diffusione di

informazioni geografiche georeferenziate e non topologiche. Lo shapefile utilizza più file per la sua

definizione, il cui numero minimo è di 3 file:

1) File .shp → definiscono il formato dello shape geometrico (primitiva punto, linea, poligono).

2) File .shx → definiscono i dati relativi a un indice spaziale degli shape, cioè un indice che permette la

rapida ricerca delle occorrenze.

3) File .dbf → sono i filesystem che consentono l’immagazzinamento delle informazioni relative alle

tabelle degli attributi.

GRID

Il GRID (Georeferenced Raster Image Data) è un formato di registrazione di dati raster creato da ESRI;

esistono 2 tipi di formati GRID: 31 31

1) GRID Interi (Integer GRID)→ i valori dei pixel sono interi e compresi tra -2 e 2 (-1); sono adatti per

la rappresentazione di entità discrete (es. uso del suolo, geologia, ecc.). Gli attributi per i valori interi

sono registrati in una VAT (Value Attribute Table = Tabella dei Valori), composta da

 Tanti record quanti sono i valori

 Tre campi (attributi), escluso il contatore

a) VALUE → riporta il valore per le celle in questione

b) COUNT → riporta il numero delle celle

Pertanto se in un GRID, 50 celle hanno valore 1, la VAT riporterebbe VALUE = 1 e COUNT = 50,

per ognuna delle 50 celle. 38 38

2) GRID Decimali (Floating GRID) → i valori dei pixel sono decimali e compresi tra -3,4 e 3,4 ; sono

adatti per la rappresentazione di entità continue (es. forze di campo come gravità e campo

magnetico). I Floating GRID non hanno una VAT perché le celle possono assumere qualsiasi valore

all’interno di un certo range, e il loro valore è relativo alla posizione; ad esempio un GRID che

rappresenta l’elevazione di valore 10,1662, indica che la località è circa 10 m s.l.m.

Il sistema di coordinate di un GRID è lo stesso degli altri dati geografici di tipo raster. I record e i campi sono

paralleli agli assi X e Y del sistema di riferimento. Poiché tutte le celle del GRID hanno la stessa dimensione,

la localizzazione e l’area coperta da ogni cella è facilmente determinabile dal numero delle file e delle

colonne e dalle coordinate X e Y dell’angolo in alto a sx del GRID.

30 DXF

Il DXF è un formato file ASCII che descrive il contenuto dei file CAD, in modo che essi siano leggibili da tutti i

sistemi software.

TIFF

I file TIFF (Tagged Image File Format) sono il formato di dati raster più versatile, il quale può memorizzare a

differenti quantità di bit pixel. Molti software GIS, tra cui ArcMap, sono in grado di creare file di questo tipo,

detti GEOTIFF, che contengono al loro interno le informazioni di georeferenziazione.

7.4. La Scala nelle Mappe

Le mappe sono un modello fisico, ovvero una rappresentazione analogica, nel quali il mondo reale è

rappresentato in scala, cioè una parte del mondo viene scalata (ridotta) fino ad adattarsi alla forma del

formato di stampa. Pertanto, una proprietà fondamentale delle mappe è la loro scala nominale o frazione

rappresentativa, che rappresenta la distanza misurata tra i due oggetti nel mondo reale, ed è normalmente

riferita ad un rapporto numerico tra le distanze (es. 1 : 25.000):

 Al numeratore → distanza cartografica (1 cm)

 Al denominatore → distanza reale (25.000 m)

In questo senso, una mappa si definisce

 A piccola scala, il rapporto è tanto più piccolo quanto è più grande il numeratore, quindi la

rappresentazione sarà molto estesa (es. 1 : 1.000.000).

 A grande scala, , il rapporto è tanto più grande quanto più è grande il numeratore, quindi la

rappresentazione sarà molto ridotta (es. 1 : 5.000).

7.5. La Georeferenziazione

Con il termine georeferenziazione si intende l’insieme delle procedure che permettono di determinare la

posizione di un’entità cartografica all’interno di un sistema di riferimento, ; infatti senza una localizzazione i

dati geografici sono definiti non – spaziali e hanno scarso valore all’interno dei Sistemi Informativi Geografici.

Attraverso un GIS è quindi possibile georeferenziare vari tipi di dati, dai raster ai dati vettoriali.

7.5.1. Conversioni e Trasformazioni

Nel trattamento delle informazioni geografiche è comune avere dati espressi in differenti coordinate o

riferiti a differenti datum geodetici; nasce quindi l’esigenza di dover trasferire i dati tra due differenti datum

o tra differenti sistemi di coordinate, in modo da renderli omogenei e quindi sovrapponibili. Questo

trasferimento avviene attraverso tre tipologie di operazioni:

 Conversioni → operazioni in cui il datum sorgente e il datum finale sono uguali; la tipologia più

frequente di conversione è la proiezione cartografica che cambia le coordinate da geografiche (ϕ, λ)

a proiettate (X, Y) e viceversa. Le operazioni di conversione tra coordinate avvengono applicando alle

coordinate di partenza algoritmi noti e documentati, quindi disponibili all’interno del software.

 Trasformazioni → operazioni in cui il datum sorgente è diverso dal datum finale. Le operazioni di

trasformazione si basano su metodi che permettono di adattare matematicamente un datum a un

altro, inserendo dei punti di controllo (GCP, Ground Control Point) e applicandovi funzioni

polinomiali di vario ordine in base al numero dei punti di controllo e all’esigenza.

 Operazioni Concatenate → serie di trasformazioni e conversioni eseguite in sequenza.

31

7.6. Il Modello dei Dati

Il funzionamento dei computer e del GIS si basa su un processo di astrazione della realtà, attraverso

elaborazione dei dati e operazioni numeriche, al fine di rappresentare qualsiasi proprietà della superficie

terrestre; tale processo prende il nome di modello simbolico.

Il processi di definizione e organizzazione dei dati riferiti alla realtà in un insieme di dati digitali, prende il

nome di Data Modelling (modellizzazione dei dati o modellizzazione concettuale), e l’organizzazione logica

dei dati secondo uno schema predefinito prende il nome di Modello Dati. Pertanto la realtà deve essere

descritta mediante un modello dati e una Struttura Dati che si adatta alla rappresentazione di tale modello.

Infine deve essere scelto un Formato di File, funzionale alla struttura dati.

La scelta del modello dati, della struttura dati e dei formati è soggettiva e dipende dagli obiettivi del

progetto.

I Dati sono definibili come fatti verificabili della realtà che rappresentiamo e le Informazioni si riferiscono a

dati organizzati in modo da rendere comprensibile il contenuto e permetterne l’elaborazione.

Tutti i dati spaziali sono rappresentabili mediante entità geografiche discrete come Punti, Linee e Poligoni; i

modelli vettoriali e raster sono schemi riconosciuti per l’organizzazione dei dati all’interno dei GIS.

7.6.1. Creazione di un Modello Dati

La creazione di un modello di dati si articola in 3 fasi di progettazione o modellizzazione.

7.6.1.1. Modellizzazione Concettuale

Rappresenta concetti (entità e relazione tra le entità) ed è una tecnica molto nota di progettazione dati,

assieme alla modellizzazione logica e fisica.

il suo scopo è di esprimere il significato di termini e concetti usati dagli esperti del dominio per discutere il

problema, e di trovare le giuste relazioni tra concetti differenti, chiarendo il significato di vari termini spesso

ambigui e assicurando che non sorgano problemi con una differente interpretazione di termini e concetti.

Infatti tali interpretazioni possono portare a errori nel progetto software basato su tale interpretazione dei

concetti.

Una volta che i concetti del dominio sono stati modellati, il modello diventa una base stabile per lo sviluppo

successivo dell'applicazione nel dominio.

7.6.1.2. Modellizzazione Logica

Tra i modelli logici (reticolare, gerarchico, ecc.) il più usato nei DBMS è il Modello Relazionale, il cui assunto

fondamentale è che tutti i dati sono rappresentati come relazioni, cioè strutture bidimensionali (tabelle).

La struttura base del modello relazionale è composta da:

 Campi o Item (colonne)

 Tuple o Record (righe)

 Un campo chiave o chiave, che identifica univocamente le tuple e fornisce una connessione tra una

relazione e l’altra.

Ogni tupla della relazione è un campione e i campi sono attributi che rappresentano le proprietà dei

campioni. Le proprietà di un database relazionale sono le seguenti:

1) Tutti i dati devono essere rappresentati in forma tabulare, come previsto dal modello relazionale e

a differenze dei modelli gerarchici o ramificati.

2) Tutti i dati devono essere atomici, cioè ogni cella di una tabella deve contenere un solo valore.

3) Non sono ammessi duplicati delle tuple.

4) Le tuple possono essere riorganizzate senza che il significato della loro relazione cambi.

LA NORMALIZZAZIONE

Concetto essenziale per la progettazione logica di un database relazionale,è la normalizzazione , cioè il

processo di conversione di relazioni complesse in numerose relazioni più semplici. Ad esempio, supponiamo

che una carta geologica sia stata digitalizzata e che una tabella iniziale sia stata creata per collegare i poligoni

(le entità/oggetti spaziali) ad una serie di attributi che descrivono la litologia ed età.

32 POLIGONI

POLY# FM_NAME LITHOLOGY AGE

1 Shelly Fm. Limestone Pennsylvanian

2 Grit Fm. Sandstone Pennsylvanian

3 Slab Fm. Shale Pennsylvanian

4 Mount Fm. Granite Cretaceous

5 Mount Fm. Granite Cretaceous

6 Volcano Fm. Tuff Triassic

7 Mount Fm. Granite Cretaceous

8 Shelly Fm. Limestone Pennsylvanian

9 Slab Fm. Shale Pennsylvanian

10 Shelly Fm. Limestone Pennsylvanian

Nella convenzione dei database relazionali, tale relazione può essere riferita nel modo seguente:

POLIGONI (poly#, Fm_name, lithology, age)

Dove POLIGONI = nome della relazione

poly# = campo chiave

Fm_name = nome delle formazione

lithology = nome del litotipo dominante

age = età geologica relativa

Considerando che gli attributi alfanumerici possono creare problemi (le definizioni sono soggettive e

cambiano nel tempo), il primo passo nella riorganizzazione della relazione sovrastante è aggiungere un

nuovo attributo numerico in sostituzione di quello alfanumerico. La nuova tabella che ne deriva può essere

descritta dall’espressione:

POLIGONI (poly#, Fm#, Fm_name, lith#, lithology, age#, age)

POLIGONI

POLY# FM# FM_NAME LITH# LITHOLOGY AGE# AGE

1 2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 Pennsylvanian

2 3 Grit Fm. 6 Sandstone 5 Pennsylvanian

3 4 Slab Fm. 5 Shale 5 Pennsylvanian

4 1 Mount Fm. 2 Granite 8 Cretaceous

5 1 Mount Fm. 2 Granite 8 Cretaceous

6 5 Volcano Fm. 3 Tuff 7 Triassic

7 1 Mount Fm. 2 Granite 8 Cretaceous

8 2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 Pennsylvanian

9 4 Slab Fm. 5 Shale 1 Pennsylvanian

10 2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 Pennsylvanian

Si noti come, in entrambe le tabelle, il numero delle formazioni sia ripetuto molte volte, poiché più di un

poligono può appartenere alla stessa formazione.

La prima fase di normalizzazione consiste nell’eliminazione delle ripetizioni; a tal fine è necessario creare

una nuova tabella chiamata FORMAZIONE, e semplificare la tabella POLIGONI, nel modo seguente:

POLIGONI (poly#, Fm#)

FORMAZIONE (Fm#, Fm_name, lith#, lithology, age#, age)

33 POLIGONI FORMAZIONI

POLY# FM# FM# FM_NAME LITH# LITHOLOGY AGE# AGE

1 2 2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 Pennsylvanian

2 3 3 Grit Fm. 6 Sandstone 5 Pennsylvanian

3 4 4 Slab Fm. 5 Shale 5 Pennsylvanian

4 1 1 Mount Fm. 2 Granite 8 Cretaceous

5 1 1 Mount Fm. 2 Granite 8 Cretaceous

6 5 5 Volcano Fm. 3 Tuff 7 Triassic

7 1 1 Mount Fm. 2 Granite 8 Cretaceous

8 2 2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 Pennsylvanian

9 4 4 Slab Fm. 5 Shale 1 Pennsylvanian

10 2 2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 Pennsylvanian

Essendo il campo chiave nella tabella FORMAZIONI, Il campo Fm# diviene l’attributo di connessione fra le

due relazioni. Tuttavia, ancora la tabella FORMAZIONI contiene dei gruppi ripetuti, poiché le formazioni 2, 3

e 4 hanno la stessa età. Pertanto possiamo ancora creare una nuova tabella ETA’, per un totale di 3 tabelle

con le seguenti strutture: FORMAZIONI (Fm#, Fm_name, lith#, lithology, age#)

ETA’ (age#, age)

FORMAZIONI ETA’

FM# FM_NAME LITH# LITHOLOGY AGE# AGE# AGE

2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 5 Pennsylvanian

3 Grit Fm. 6 Sandstone 5 5 Pennsylvanian

4 Slab Fm. 5 Shale 5 5 Pennsylvanian

1 Mount Fm. 2 Granite 8 8 Cretaceous

1 Mount Fm. 2 Granite 8 8 Cretaceous

5 Volcano Fm. 3 Tuff 7 7 Triassic

1 Mount Fm. 2 Granite 8 8 Cretaceous

2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 5 Pennsylvanian

4 Slab Fm. 5 Shale 1 1 Pennsylvanian

2 Shelly Fm. 7 Limestone 5 5 Pennsylvanian

Nel lessico dei DBMS le relazioni senza gruppi ripetuti sono definite in prima forma normale (1NF).

La seconda fase di normalizzazione consiste nell’assicurare che ogni attributo non chiave sia in

corrispondenza biunivoca con il campo chiave, il quale può essere definito su più attributi. Ad esempio,

supponiamo che una tabella contenga i record relativi a campioni di rocce, ciascuno dotato di un suo numero

identificativo, ma che lo schema di campionamento preveda che si ricominci da 1 ogni volta che si esegue un

nuovo rilevamento. In tal caso si potrebbe utilizzare una tabella per il numero di rilevamento e il numero di

campione come campo chiave, per costruire una chiave composita o accoppiata; infatti, né il numero di

campione né il numero di rilevamento, possono da soli definire la chiave. Le relazioni stabilite con questo

criterio di definiscono in seconda forma normale (2NF).

La terza fase di normalizzazione consiste nell’assicurare che gli attributi non chiave siano mutualmente

indipendenti. Questo non è il caso della tabella FORMAZIONI, poiché LITH# e LITHOLOGY sono dipendenti

l’uno dell’altro in rapporto 1:1 (a un litotipo corrisponde uno e un solo numero). Per rettificare il problema,si

semplifica ulteriormente la tabella FORMAZIONI, definendo una nuova tabella chiamata LITOLOGIA, per un

totale di 4 tabelle: FORMAZIONI (Fm#, Fm_name, lith#, age#)

LITOLOGIA (lith#, lithology)

34 FORMAZIONI LITOLOGIA

FM# FM_NAME LITH# AGE# LITH# LITHOLOGY

2 Shelly Fm. 7 5 7 Limestone

3 Grit Fm. 6 5 6 Sandstone

4 Slab Fm. 5 5 5 Shale

1 Mount Fm. 2 8 2 Granite

1 Mount Fm. 2 8 2 Granite

5 Volcano Fm. 3 7 3 Tuff

1 Mount Fm. 2 8 2 Granite

2 Shelly Fm. 7 5 7 Limestone

4 Slab Fm. 5 1 5 Shale

2 Shelly Fm. 7 5 7 Limestone

Tale operazione completa il processo di normalizzazione, decomponendo la tabella originale in 4 tabelle più

semplici che sono ora definite in terza forma normale (3FN):

POLIGONI (poly#, Fm#)

FORMAZIONI (Fm#, Fm_name, lith#, age#)

ETA’ (age#, age)

LITOLOGIA (lith#, lithology) LITOLOGIA

POLIGONI FORMAZIONI ETA’ LITH# LITHOLOGY

POLY# FM# FM# FM_NAME LITH# AGE# AGE# AGE

1 2 7 Limestone

2 Shelly Fm. 7 5 5 Pennsylvanian 6 Sandstone

2 3 3 Grit Fm. 6 5 5 Pennsylvanian 5 Shale

3 4 4 Slab Fm. 5 5 5 Pennsylvanian 2 Granite

4 1 1 Mount Fm. 2 8 8 Cretaceous 2 Granite

5 1 1 Mount Fm. 2 8 8 Cretaceous 3 Tuff

6 5 5 Volcano Fm. 3 7 7 Triassic 2 Granite

7 1 1 Mount Fm. 2 8 8 Cretaceous 7 Limestone

8 2 2 Shelly Fm. 7 5 5 Pennsylvanian 5 Shale

9 4 4 Slab Fm. 5 1 1 Pennsylvanian 7 Limestone

10 2 2 Shelly Fm. 7 5 5 Pennsylvanian

Il processo di normalizzazione può essere portato avanti fino alla quinta forma normale. Lo scopo della

normalizzazione consiste nel limitare l’insorgere di effetti indesiderati quando le tabelle vengono

modificate aggiungendo o cancellando tuple; tuttavia questo sacrifica la velocità di recupero delle

informazioni poiché si trovano distribuite in varie relazioni. Attraverso l’operatore JOIN è però possibile

riunire e ordinare le tabelle secondo vari criteri, sia ai fini di edizione che di consultazione.

Esistono sostanzialmente 3 tipi di relazioni tra tabelle:

1) Relazione Uno a Molti → è il tipo più comune di relazione, in cui a un record di una tabella possono

corrispondere molti record di una seconda tabella, ma un record della seconda tabella non ha più di

un record corrispondente nella prima tabella. Una relazione uno a molti viene creata se solo uno dei

campi correlati è chiave primaria o ha un indice univoco. La tabella contenente la chiave primaria

viene denominata Tabella sorgente (o primaria) mentre l'altra viene denominata Tabella correlata.

Un esempio si ha nel caso di una carta geologica e la sua legenda: in un database possiamo avere

numerosi record relativi ai diversi poligoni in un cui affiora la stessa formazione. Per non ripetere per

ogni record di questo tipo la descrizione della formazione, il DBMS trova una corrispondenza tra i

Molti record dei poligoni della stessa formazione e Una tabella in cui sono riportate solo le

descrizioni delle formazioni. Una relazione di questo tipo serve a definire la cosiddetta Look Up table

della carta.

35 La relazione Molti a Uno è opposta alla precedente e si ha nel caso di una carta geologica e la sua

legenda: in un database si possono avere numerosi record relativi ai vari poligoni in cui affiora la

stessa formazione.

2) Relazione Uno a Uno → Un record di una tabella corrisponde a Un record della seconda tabella.

3) Relazione Molti a Molti → vari record di una tabella possono avere diverse corrispondenze con vari

record nella seconda tabella.

Le Tabelle degli Attributi costituiscono

un link tra il modello raster e il

modello vector. Supponiamo una

mappa che mostri diversi tipi di roccia; i

poligoni ad essi riferiti sono le entità

spaziali a cui sono collegate le tabelle

degli attributi sia nel modello vector

(fig. A), che nel modello raster ottenuto

per conversione automatica dei dati

vettoriali. Nel modello raster gli oggetti

spaziali sono ora divenuti dei pixel che

nel loro complesso individuano le

entità poligonali (fig. B). in questo

modo i due modelli condividono la

stessa Tabella degli Attributi (fig. C).

7.6.1.3. Modellizzazione Fisica

Nel modello fisico si definiscono le caratteristiche utili per l'ottimizzazione delle prestazioni e della memoria

(es. indici, percentuali di spazio disponibile per inserimento di nuove righe) o per la gestione del DBMS .

36

7.7. Rappresentazione Continua e Discreta della Realtà

Ogni suddivisione regolare dello spazio produce oggetti spaziali poligonali di forma regolare, come i pixel

(quadrati). Per la rappresentazione della realtà vengono utilizzati due diversi modelli dati:

1) Modello Raster → utilizza modelli spaziali regolari

2) Modello Vector → utilizza modelli irregolari

7.7.1. Il Modello Raster

In computer grafica il termine raster (trama) indica la griglia di punti che costituisce un immagine, che viene

quindi realizzata come una scacchiera, della quale ogni elemento (pixel) viene associato a uno specifico

colore. Tramite il sistema RGB, il colore viene definito come un unione delle componenti rosso, verde e blu

(Red, Green, Blu).

La grafica raster (o bitmap) è caratterizzata da 2 proprietà:

 Risoluzione → definita dal numero di pixel contenuti nell’unità

di misura prescelta (in genere il pollice inglese, 1 inch = 2,54

cm) e si ottiene moltiplicando il numero di pixel orizzontali per

quello dei pixel verticali. La risoluzione si misura in PPI (Pixels

Per Inch).

 Profondità di colore → definita dalla quantità di memoria

(numero di bit) riservata ad ogni pixel, per descriverne il

colore. La profondità di colore si misura in BPP (Bit Per Pixel).

Il modello raster utilizza una enumerazione areale o volumetrica, per la

quale tutte le celle sono costanti in forma (di solito quadrate) e

localizzate tramite la numerazione delle file e delle colonne della griglia.

Si consideri che la risoluzione spaziale di un raster è la dimensione sul

terreno di un pixel: con una risoluzione di 100 m, un’area quadrata di

100 Km di lato, richiede un raster di 1000 file per 1000 colonne, per un

totale di 1.000.000 di pixel.

Come visto, i dati raster possono essere implementati in un sistema

GIS, mediante acquisizione diretta con scanner e i formati raster più

comuni sono il tiff, il gif e il jpeg.

7.7.2. Il Modello Vector

Nel modello vettoriale, qualsiasi oggetto geografico reale viene

rappresentato mediante le primitive geometriche punti, linee e

poligoni. La georeferenziazione di queste primitive, cioè la

corrispondenza tra un oggetto disposto sulla superficie del terreno e la

sua rappresentazione geometrica nel GIS, si realizza attraverso sistemi

di coordinate (X, Y ed, eventualmente, Z), le quali sono espresse

rispetto ad un dato sistema di riferimento.

 coordinata X (Easting)

 coordinata Y (Northing )

Le primitive geometriche hanno le seguenti caratteristiche:

 Punto→ non ha dimensione ma solo posizione, definita da una

coppia (o tripletta) di coordinate spaziali, che ne definiscono la

localizzazione registrata nella Tabella delle Coordinate. La

geometria punto è utilizzata per definire posizioni discrete di

oggetti geografici troppo piccoli per essere rappresentati con

linee o aree.

37  Linea → insieme di punti connessi da segmenti; la linea è definita dalla sequenza delle coordinate

dei punti che la compongono. Una linea può modellizzare entità continue, come una strada, corsi

d’acqua, limiti ecc.

 Poligono → definito da una linea chiusa, costituita a sua volta da punti connessi da segmenti: il

punto di partenza e di fine di un poligono è lo stesso. Un poligono viene descritto tramite una serie

di coordinate relative ai segmenti di linea che lo racchiudono e Il centro geometrico di un poligono

prende il nome di centroide. I poligoni sono impiegati per rappresentare la forma e la posizione di

oggetti geografici omogenei come ad esempio: stati, regioni, comuni, particelle catastali, uso del

suolo, laghi, geologia, edifici, ecc.

Il modello vettoriale è strettamente legato al concetto di topologia.

7.7.2.1. La Topologia

Come visto, la realtà fisica o geografica può essere rappresentata mediante relazioni spaziali tra le entità

geometriche semplici, punti, linee e poligoni; nella cartografia digitale, tali relazioni sono definite utilizzando

la topologia, che è lo studio delle proprietà delle figure e delle forme che non cambiano quando viene

applicata una deformazione. Un GIS si dice topologicamente strutturato se nel suo modello dei dati, oltre

alla descrizione geometrica (coordinate) degli oggetti geografici, vengono esplicitamente registrate

(codificate) anche le relazioni topologiche fra gli oggetti stessi. Tali relazioni forniscono un valore diverso alle

entità primitive che, se prese in assoluto sono punti, linee e poligoni, ma sulla base delle loro reciproche

relazioni diventano:

 Nodi → i punti che si trovano all’inizio (from-node) e alla fine (to-node) di una primitiva lineare.

 Vertici → i punti che si trovano nelle posizione intermedia all’entità lineare.

 Archi → i segmenti racchiusi tra due nodi.

 Aree → poligoni delimitati da archi che si chiudono in nodi.

La Topologia garantisce anche la coerenza geometrica delle primitive geometriche, attraverso il rispetto di 3

regole topologiche o principi fondamentali:

1) Principio di Connettività → gli archi si connettono l’uno all’altro in corrispondenza dei nodi

2) Principio di Definizione dell’Area → gli archi, connettendosi l’un l’altro, racchiudono un’area

definendo un poligono.

3) Principio di Contiguità → gli archi hanno una direzione e delimitano contemporaneamente un

poligono di destra e un poligono di sinistra.

7.7.2.2. Generazione delle Topologia

Dopo l’acquisizione dei dati vettoriali, non si passa direttamente alla generazione delle topologia, ma si

costruisce il cosiddetto modello a

spaghetti, un modello vettoriale in cui le

primitive geometriche sono

memorizzate solo come sequenza di

coordinate, senza il rispetto delle regole

topologiche.

Questo provoca la generazione di errori

prodotti durante la procedura di

digitalizzazione da fonti cartografiche,

quali:

 Linee doppie che separano due

poligoni adiacenti.

 Mancata chiusura di poligoni

 Generazione di micropoligoni (sliver polygons) causati da erronee sovrapposizioni (overlays)

 Generazione di “buchi” (gaps)

 Linee che non si connettono (es. mancate intersezioni, ecc.)

38

Dopo la correzione degli errori, che può avvenire manualmente (snap, ecc) o automaticamente tramite

alcuni software specifici, si ottengono dati topologicamente consistenti ed è quindi possibile costruire la

topologia arco/nodo, cioè delle strutture tabellari che descrivono le relazioni spaziali tra gli elementi

geometrici, cioè i loro attributi topologici.

Oltre al rischio di generazione di svariati tipi di errori, il motivo per cui non ci si limita a usare il modello a

spaghetti consiste nel fatto che esso presenta vari limiti. Ad esempio, nel modello a spaghetti, il limite tra

due poligoni adiacenti è registrato due volte, uno per ogni poligono; questo conduce a una duplicazione

della memoria impegnata e a una non esatta corrispondenza tra i due limiti del poligono. Viceversa, nel

modello topologico, i limiti dei poligoni non sono mai ripetuti.

Inoltre, nel modello a spaghetti, non è necessario che i poligoni

occupino tutto lo spazio della carta a formare un mosaico

interconnesso; ad esempio, se una regione è sottoposta a

inondazioni regolari e la carta mostra le estensioni dell’area

inondabile in diverse date, i poligoni possono sovrapporsi senza la

necessità che ricoprano l’intera area. A titolo di esempio, la figura

riporta i limiti di tre rilevamenti compiuti in tempi diversi; si nota che

le aree rilevate si sovrappongono in alcune zone, mentre altre sono

completamente assenti. Per un database di piccole dimensioni,

questo approccio è conveniente, soprattutto a livello di query

semplici, come ad esempio quella per determinare quale area tra

quelli inondate contiene la localizzazione geografica richiesta;

tuttavia, per database di grandi dimensioni, con migliaia di aree

poligonali e per query che richiedono una copertura completa delle

aree senza quelle nulle, il modello a spaghetti non è sufficiente.

Nel modello topologico, questa situazione viene superata dal

cosiddetto Planar Enforcement, che porta alla formazione di un set

di poligoni che riempiono completamente la superficie da

rappresentare. In figura si vede come le stesse aree di rilevamento

dopo il planar enforcement creato dal modello topologico, siano

divise in 7 poligoni.

L’ultimo grande vantaggio del modello topologico consiste nel fatto

che, essendo le proprietà delle primitive legate ai loro attributi topologici tramite una tabella, eventuali

trasformazioni ad esse applicate

(come traslazioni, cambi di scala, rotazioni e tagli), nonostante modifichino alcuni loro attributi geometrici

(area, perimetro e orientazione), mantengono tuttavia invariate le caratteristiche topologiche, ossia il

rispetto delle regole topologiche, prevenendo la generazione di errori.

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in geoscienze e geologia applicata
SSD:
Università: Siena - Unisi
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher pedealessandro di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Cartografia tematica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Siena - Unisi o del prof Fantozzi Pier Lorenzo.

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