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© 2003 Maria Damiani1 Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici Maria Luisa Damiani Dipartimento di Informatica e Comunicazione Universita degli Studi.

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1 © 2003 Maria Damiani1 Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici Maria Luisa Damiani Dipartimento di Informatica e Comunicazione Universita degli Studi di Milano Corso di Sistemi Informativi Geografici

2 2 Sommario n Parte 1: Dalla cartografia ai sistemi informativi geografici n Parte 2: Definizioni e origini n Parte 3: Relazione con altre tecnologie n Parte 4: Settori applicativi

3 3 n In moltissime attivita umane, e fondamentale la conoscenza del territorio per poter risolvere dei problemi Una amministrazione comunale deve definire dove e piu opportuna costruire una nuova strada La protezione civile deve intervenire nelle situazioni di dissesti naturali Le societa di distribuzione devono definire i percorsi e lordine delle consegne Una societa vuole aprire un nuovo centro commerciale e deve stabilire la zona piu opportuna Gli enti gestori delle strade devono stabilire dove intervenire per ridurre gli incidenti Parte 1: Introduzione

4 4 La conoscenza del territorio 1/2 n La conoscenza del territorio puo essere usata per risolvere problemi sia di tipo operativo Esempio: mantenere un inventario delle infrastrutture stradali (ponti, segnaletica etc..) …che strategico Esempio: come ridurre gli incidenti stradali sulla Tangenziale Est?

5 5 La conoscenza del territorio 2/2 n La conoscenza necessaria puo essere diversa per estensione e dettaglio la costruzione di un edificio richiede una conoscenza locale del territorio Accordo di Dayton (1995)

6 6 La cartografia n Tradizionalmente la conoscenza del territorio e espressa mediante carte o mappe la mappa e una riproduzione grafica opportunamente semplificata del mondo reale evidenzia solo gli oggetti di interesse presenti sul territorio adotta una simbologia grafica per visualizzare gli oggetti e le loro caratteristiche n La mappa puo essere riprodotta su supporti fisici diversi carta, immagini fotografiche, supporto elettronico

7 7 Esempio Tabula peutingeriana

8 8 Esempio Metro di Londra

9 9 Esempio Ortofoto

10 10 Esempio MeteoSat 7

11 11 Esempio Modello digitale del terreno Antartide

12 12 Esempio n Mappa interattiva

13 13 I sistemi informativi geografici n La mappa e uno strumento semplice per registrare delle informazioni territoriali e comunicarle in modo efficace tramite la visualizzazione grafica n Diversamente i sistemi informativi geografici consentono non solo la visualizzazione di mappe ma anche la archiviazione e l analisi di grandi quantita di dati geografici La mappa e solo la punta delliceberg Strumento piu efficace ma anche piu complesso

14 14 I dati 1/2 n In generale, i sistemi informatici sono in grado di trattare dati in modo automatico e produrre informazioni Dato: la registrazione della descrizione di una qualsiasi caratteristica della realta che tuttavia necessita di una interpratazione per produrre conoscenza Informazione: risulta dalla interpretazione dei dati e produce variazione nel patrimonio conoscitivo di un soggetto

15 15 I dati 2/2 Dati numerici Parole Tabelle Grafici Disegni Foto e immagini fisse Animazioni Suoni Video Dati geografici

16 16 I dati geografici 1/2 n Dati che riguardano oggetti e fenomeni collocati in uno spazio Esempio: le strade della Lombardia, nome numero_di_corsie dove si trova STRADA

17 17 I dati geografici 2/2 n I dati sono geografici quando includono la posizione (il dove) Esempi: la temperatura misurata in un punto un edificio collocato in una certa zona Nel caso piu semplice la posizione e espressa da una coppia di coordinate, ad esempio longitudine e latitudine La correlazione fra luogo e posizione e espressa dal sistema di riferimento spaziale (o geografico)

18 18 Dai dati alla conoscenza geografica n E sufficiente conoscere la posizione per avere una conoscenza geografica? Persona NomeIndirizzo Mario Rossi Via Saffi Milano Attivita Docente

19 19 quindi Mario Rossi abita vicino a Piazza Cadorna,…... Mario Rossi Esempio

20 20 n Il dato sulla posizione ….non e sufficiente per una reale conoscenza geografica n E necessaria la comprensione delle relazioni con gli altri elementi del territorio dove sono collocati gli altri oggetti ? che distanza vi e da questi? quali relazioni dipendono dalla posizione? n Relazioni geografiche o spaziali La conoscenza geografica

21 21 Basi di dati geografiche 1/2 n La base di dati costituisce il nucleo di un sistema informativo geografico n Grandi quantita di dati geografici e non Autostrada – spaziale La societa a cui e data in gestione – non spaziale n Relazioni spaziali e non fra i dati La relazione di prossimita fra una strada ed un centro abitato – relazione spaziale La relazione fra la strada e la societa di gestione – relazione non spaziale n I dati sono organizzati per uno scopo preciso

22 22 Basi di dati geografiche 2/2 n Inoltre i dati possono essere trasformati,manipolati, interrogati al fine di estrarre delle informazioni Esempi quale la popolazione residente in prossimita di Viale Monza che quindi risulta piu sensibile all inquinamento da traffico? Quali aree sono raggiungibili da questo ripetitore TV? Quale e la estensione del Parco Nord ?

23 23 Parte 2. Definizioni e origini n Alcuni acronimi di uso comune: GIS: Geographical Information System ( usato nel proseguo del corso) SIT: Sistema Informativo Territoriale, SIT-GIS Geographical Information Science GIScience is an emerging interdisciplinary field that aims to advance our basic understanding in the use of digital geographic information to acquire and communicate knowledge about the world.... Geographical Information Service

24 24 Geografico vs Spaziale n Significati: in generale il termine geografico indica che la collocazione e sulla superficie terrestre Il termine spaziale indica che la collocazione e in uno spazio generico Esempio: una stanza, il corpo umano, il microcosmo molecolare n Spesso (anche in questo corso) i due termini sono usati come sinonimi

25 25 I componenti di un GIS n Un sistema informativo geografico e costituito da: hardware strumenti software dati personale la rete

26 26 I componenti di un GIS –1 n Lhardware comprende i componenti fisici utilizzati per lelaborazione dei dati Non e necessario un hardware specializzato In genere computers di fascia medio-alta e reti di computers Stampanti, monitor Per acquisire dati da carte di grosse dimensioni si usano scanners di elevata qualita e digitizers Stampanti e plotters per stampare mappe di grosse dimensioni

27 27 I componenti di un GIS – 2 n Il software comprende i programmi utilizzati per archiviare, analizzare e visualizzare i dati Lutente combina i dati di cui dispone col software per realizzare lapplicazione Il software puo essere acquistato da fornitori diprodotti GIS (GIS commerciali) oppure e public domain Costo del software: da 500 $ a $. Fornitori principali di sistemi GIS Esri (US), Intergraph(US), Mapinfo (US) Autodesk(US), Bentley (US) SmallWorld (UK), LaserScan (UK), Apic (FR), Sicad (D)

28 28 I componenti di un GIS –3 n I dati geografici sono una risorsa fondamentale Aspetti rilevanti: la significativita delle informazioni dipende dalla qualita dei dati a disposizione lacquisizione dei dati e costosa Molte basi di dati geografiche (dette anche banche dati) possono essere acquistate Esempio: la banca dati CT10 della Regione Lombardia Il contenuto delle banche dati e descritto dai metadati Riportano informazioni sul proprietario dei dati, quando sono stati rilevati, la loro accuratezza, completezza e correttezza

29 29 I componenti di un GIS –4 n Il personale In generale i progetti sono realizzati da un team interdisciplinare esperti di topografia informatici esperti applicativi

30 30 La disciplina si sviluppa a partire dagli anni 60 Il primo GIS : Canada Geographic Information System (CGIS) [ ] Nasce dallesigenza di classificare i terreni rurali del Canada per identificare gli usi correnti e quelli potenziali terreni agricoli foreste ….. Le principali necessita sono quelle di gestire una quantita enorme di dati ed effettuare il calcolo automatico delle superfici. Origini del GIS 1

31 31 Riferimento a CGIS

32 32 Origini del GIS - 2 n Sempre negli anni 60-70…. Bureau of the Census (US) : lUfficio per il Censimento sviluppa un metodo per individuare automaticamente le coordinate in base allindirizzo postale. In questo modo i dati di censimento possono essere aggregati per zona il progetto comporta la definizione di una codifica (chiamata DIME) per la rete stradale US viene utilizzata per la gestione dei dati di censimento della popolazione nel 1970

33 33 Origini del GIS –3 Istituti cartografici nazionali UK Ordnance Survey, Frances Institut Geographique National, US Geological Survey, US Defense Mapping Agency iniziano a occuparsi di cartografia digitale Universita di Harvard (US) Nel laboratorio di Computer Graphics and Spatial Analysis viene avviato un progetto per lo sviluppo di strumenti a supporto della realizzazione di applicazioni geografiche Settore della difesa I satelliti militari sono i precursori dei satelliti usati per scopi civili a partire dagli anni 70 (Landsat )..

34 34 Origini del GIS - 4 n La storia moderna del GIS ha inizio nei primi anni 80, quando sono realizzati i primi prodotti commerciali ESRI, Intergraph (US) sono i produttori leader Sono prodotti molto costosi e complessi n Graduale espansione del mercato Seconda meta anni 80 compaiono sul mercato prodotti di tipo desktop con funzionalita molto semplici per un mercato piu ampio di utenti non molto esperti Grazie alla caduta dei prezzi dellhardware, inizia ad espandersi il mercato GIS

35 Nellultimo decennio si sviluppa il concetto di base di dati geografica ( GIS is a database problem ) Iniziative di standardizzazione per consentire ai diversi sistemi di scambiarsi informazioni: Open GIS Consortium (1994), ISO/TC 211 Nuova generazione di prodotti, piu semplici da usare e piu attenti allutente finale Diffusione di banche dati commerciali Sviluppo del concetto di GIScience Origini del GIS - 5

36 36 Parte 3. Relazione con altre discipline n Una caratteristica fondamentale del GIS e la sua natura interdisciplinare. n Alcune delle discipline coinvolte: informatica geometria computazionale scienze matematiche e statistiche topografia e cartografia geografia scienze ambientali e della terra marketing …..

37 37 Alcune tecnologie collegate n Sistema di posizionamento satellitare (GPS) Progetto finanziato dal Dipartimento Difesa - US Costellazione di 24 satelliti Trasmettono a Terra segnali che consentono ad appositi ricevitori di calcolare la posizione Utilizzato soprattutto per guidare la navigazione: navi, aerei, automobili…. Sempre piu usato per il rilievo di informazioni sul territorio

38 Accuratezza della misura: 22 metri in orizzontale 27 metri in verticale Maggiore accuratezza con tecniche piu sofisticate

39 n Telerilevamento Satelliti raccolgono informazioni sulla superficie e atmosfera I dati inviati ad apposite stazioni riceventi sono distribuiti sotto forma di immagini digitali (formato raster) La efficacia dipende dal livello di dettaglio che puo essere colto Tecnologia in rapido sviluppo Esempio : Missione SRTM per la mappatura della topografia Tecnologia di acquisizione basata su radar (www.jpl.nasa.gov/srtm)

40 Obiettivo: ….to obtain the most complete high-resolution digital topographic database of the Earth…. Tokio

41 41 n Utente unazienda municipalizzata per ligiene ambientale di una provincia di medie dimensioni n Contesto Piu di cassonetti dislocati in citta devono essere svuotati da 30 camion di raccolta in giorni prestabiliti Parte 4: Settori applicativi Un esempio

42 Un esempio 2 n Obiettivo dellazienda avere una base informativa relativa ai cassonetti quali sono e dove sono collocati i cassonetti dove e opportuno collocare nuovi cassonetti mappe per gli autisti determinare i percorsi ottimali degli automezzi in modo da rendere piu efficiente la raccolta rifiuti

43 Un esempio 3 n I dati piu rilevanti Gli oggetti presenti sul territorio Cassonetti Discariche Deposito automezzi Zone di servizio Strade Dati correlati ad oggetti del territorio Automezzi

44 Cassonetti (esempio) Aree di raccolta (esempio) Discarica (esempio) RAPPRESENTAZIONE GRAFICA Un esempio 4

45 45 Un esempio n Un problema comune a molte applicazioni e che i dati non sono disponibili Esempio: i cassonetti Lacquisizione della posizione e delle caratteristiche puo essere complessa Nellesempio la posizione dei cassonetti e determinata tramite GPS (Global Positioning System)

46 E le strade? Anche i dati relativi devono essere acquisiti Eventualmente acquistati I dati devono essere integrati e mantenuti aggiornati

47 47 In sintesi... n Laltra peculiarita dei dati geografici in generale e difficile acquisirli in generale i dati geografici possono essere usati in contesti applicativi diversi.. da cui il business delle banche dati geografiche commerciali dati comunque eterogenei che necessitano di metodi e strumenti per essere integrati il problema dellaggiornamento dei dati n La gestione dei dati e molto piu complessa che nei sistemi informativi tradizionali

48 48 Settori applicativi –1/4 n Applicazioni in moltissimi settori. I settori piu tradizionali : pubblica amministrazione gestione delle risorse e delle infrastrutture pianificazione territoriale e dei trasporti sistemi di supporto alla sicurezza dei cittadini gestioni reti tecnologiche (reti di distribuzione gas, acqua…) manutenzione, servizio clienti pianificazione investimenti ricerca in campo ambientale applicazioni militari

49 49 Settori applicativi –2/4 n Geomarketing Verso la meta degli anni 90, si diffondono applicazioni piu orientate al business: marketing logistica e trasporti studi demografici per analisi di mercato gestione immobiliare n Supporto alla navigazione Diffusione del sistema di rilevamento della posizione GPS

50 50 Settori applicativi – 3/4 n Servizi su Web (Web services) Applicazioni per consentire laccesso a basi di dati geografiche remote e lelaborazione di dati Esempi servizio per la pianificazione di viaggi

51 51 Settori applicativi –4/4 n Servizi basati sulla localizzazione (Location based services ) Applicazioni per consentire laccesso a servizi personalizzati in base alla posizione in cui si trova, attraverso un terminale mobile, ad esempio il cellulare. Esempi di location based service: fornire informazioni sui ristoranti in prossimita dellutente o indicazioni per la navigazione servizi di emergenza e soccorso

52 52 Chi si occupa di Gis Utenti: Pubblica Amministrazione Municipalizzate Utenti privati Fornitori di sistemi GIS Sviluppatori di applicazioni Software house Consulenti Produttori di dati Pubblica Amministrazione Enti cartografici nazionali Fornitori privati (Seat, Teleatlas….) Editoria specializzata Associazioni Es: AM/FM Enti di standardizzazione ISO TC211 Centri di ricerca CNR Universita

53 53 Il business del GIS 1/3 n Lindustria del software: Ammontare delle vendite: 1 miliardo di dollari (stima)

54 54 Il business del GIS 2/3 n Lindustria dei dati: Tradizionalmente i dati sono prodotti da enti pubblici Recente crescita del settore privato Stima delle vendite: molto superiore a quello del software

55 55 Il business del GIS 3/3 n Lindustria dei servizi (GIService) accesso a servizi tramite Internet forma di commercio elettronico in rapido sviluppo

56 56 Risorse n Riviste MondoGis, Geomedia - Riviste italiane di divulgazione GeoInformatica International Journal of Geographical Information Science (riviste scientifiche) n Alcuni portali su Web

57 57 Conclusioni n GIS disciplina in evoluzione interdisciplinarieta applicazioni in molti settori importanza della formazione

58 58 Domande Che cosa caratterizza un dato geografico? Quali i vantaggi e gli svantaggi della cartografia rispetto ai sistemi informativi geografici ? Quali sono le ragioni alla base della diffusione del GIS? Quali sono i costituenti principali di un GIS? Perche lacquisizione dei dati e un aspetto critico nella realizzazione di un GIS? Esemplificare alcune applicazioni GIS nel settore della Pubblica Amministrazione, Geomarketing, Location Based Services


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