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GIS Geographic Information System Ing. M. PETRI

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Presentazione sul tema: "GIS Geographic Information System Ing. M. PETRI"— Transcript della presentazione:

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2 GIS Geographic Information System Ing. M. PETRI

3 Sommario Storia e significato di GIS Tipi di dati - Raster - Vettoriale - TIN Tipi di formato di file (sia per raster che per vettoriale) Topologia

4 Cosè il GIS Il sottoinsieme di una organizzazione finalizzato alla gestione dellinformazione ne costituisce il Sistema Informativo S.I., comprendente le risorse umane, i dati e le procedure (è presente in Comuni, Province, Regioni, imprese private, ecc..). Il Sistema Informatico è linsieme dellhardware e software utilizzati per il trattamento automatico delle informazioni allo scopo di rendere più efficiente il S.I.. Sistemi Informatici per la gestione di Basi di Dati: File System (sistemi di archiviazione rudimentali); Data Base Management Systems (DBMS); DataWarehouse (per lanalisi dei dati). Una Base di Dati è composta da i metadati con lo schema della struttura dei dati; i dati (istanza del DB). S.Informativo Risorse umane Dati Procedure Strumenti Informatici GIS - SIT

5 Cosè il GIS Diverse definizioni Un contenitore di mappe in forma digitale Definizione Cittadino Utente Uno strumento informatico per risolvere problemi geografici Pianificatori, decision makers Un sistema spaziale di supporto alle decisioni Scienziati e ricercatori Uno strumento per scoprire informazioni altrimenti non leggibili in dati spaziali Investigatori, scienziati 1963 Canada 1967 US Bureau of Census 1969 ESRI 1985 GPS 1991 Big Book OpenGIS Consortium 1999 Gis_Day > 1 milione di utenti abituali > 5 milioni di utenti casuali 2002 WWW

6 Cosè il GIS Almost everything that happens, happens somewhere. Knowing where something happens is critically important P.Longley (2001) Il GIS aggiunge informazione allanalisi statistica (P.Mogorovich). 7.3 %2047San Gaudenzio 7.3 %24Costamara 0.8 %714Scalterone 1.1 %14Monteventoso 5.1 %606Perinello Ricoveri per malattie resp. Emissioni SO 2 (ton/giorno) Comune Coefficiente di correlazione fra Emissioni e Ricoveri è di 0.38, perciò sembra non esserci un legame fra i due fenomeni. Monteventoso Scalterone San Gaudenzio Perinello Costamara

7 Cosè il GIS Object-Oriented (GIS) Map-Oriented (CAD) Cartografia disegnata Cartografia Numerica GIS N° di strati informativi Limitato dalla scala (5-10) Illimitato N° di attributiMinimo (1-3)Illimitato TopologiaNoA livello graficoSi SemanticaSegniParti di entitàEntità Elaborazioni geometriche NoSi Elaborazioni semantiche No Si Restituzione flessibile No Si, a livello grafico Si, a livello di entità

8 Cosè il GISAlcune operazioni Semantica Elaborazioni Semantiche

9 Cosè il GIS Object-Oriented (GIS) Map-Oriented (CAD) Cartografia CTR (Map-Oriented) Per individuare le strade devo selezionare tutti i codici che ne delimitano il contorno.

10 Cosè il GIS Object-Oriented (GIS) Map-Oriented (CAD) Cartografia GeoDB (Object-Oriented) Adesso posso individuare loggetto strada, differenziandone gli attributi (sede stradale, piazza, parcheggio, ecc..) e posso fare delle query complesse. Es. posso selezionare gli edifici che sono più lontani di 500 mt da un parcheggio.

11 I tipi di dati (Vettoriale) (Raster, TIN)

12 Un dato Vettoriale è sempre costituito da due componenti collegate tra loro in maniera dinamica: componente geografica - indica la forma geometrica di ciascun elemento componente tabellare - contiene tutti gli attributi (in forma alfanumerica) che descrivono le caratteristiche di ciascun elemento geometrico I tipi di dati - Vettoriale

13 Ad un dato Vettoriale è possibile collegare dinamicamente altri tipi di informazioni, dette IPERMEDIALI, quali: –immagini (*.tiff, *.jpg, *.bmp,….) –filmati (*.avi, *.mpeg) –files audio –intere applicazioni (file *.exe od altro) –….. attraverso dei cosiddetti Hyperlink (si vedranno in ArcMap)

14 Punti sono coppie di coordinate One-to-one relation between features in the map and records in the table. I tipi di dati - Vettoriale Dato puntuale

15 I tipi di dati - Vettoriale Dato lineare Linee sono insiemi di punti che definiscono il proprio shape One-to-one relation between features in the map and records in the table. Nodes Vertices

16 I tipi di dati - Vettoriale Dato poligonale Poligoni sono un insieme di linee di contorno (boundaries) che definiscono una shape chiusa One-to-one relation between features in the map and records in the table.

17 I tipi di dati - Vettoriale ArcGIS usa tre diverse implementazioni di dati vettoriali: –Coverages –Shapefiles –Geodatabases Questi tre diversi tipi di memorizzazione dei dati hanno una diversa metodologia di registrazione dei dati. Coverages e shapefiles sono modelli file-based, mentre il modello geodatabase è un vero e proprio database management system (DBMS) Shapefile può contenere solo un tipo primitiva geometrica (linee, punti,ecc..), a differenza della coverage e del geoDB.

18 I tipi di dati - Vettoriale FEATURES oCoverages sono contenute parzialmente nella propria cartella ed in parte nella cartella comune INFO (da non cancellare !). oShapefiles è composto di almento tre files (con estensione.shp,.shx,.dbf) fino a sette files (con estensione.sbx,.sbn,.ain and.aih). oGeodatabase oEun formato per la memorizzazione di dati relazionati (dati geometrici, tabulari, ed immagini) in un database management system (DBMS). oIl geodatabase segue le fondamentali regole dei modelli relazionali, nei quali ciascun oggetto ed i suoi attributi sono registrati in una riga della tabella. oFeature Class: Una collezione di features simili (objects), come per esempio edifici, fiumi, allinterno di una tabella DBMS. oFeature Dataset: Una collezione di simili feature classes che condividono lo stesso dominio spaziale (spatial reference)

19 I tipi di dati - Vettoriale Coverages Shapefiles Texas Counties Evap Info Texas Counties.shp Counties.shx Counties.dbf Evap.shp Evap.shx Evap.dbf.aat.pat.nat ….

20 Il Geodatabase Feature datasetFeature class s.a.Tables Feature class Relazioni GeoDB ArcCatalog Case Tools (UML) Domini

21 Geodatabase Feature Dataset Feature Class Geometric Network Object Class Relationship Workspace Il Geodatabase

22 I tipi di dati - Raster Un dato Raster non è collegato a nessun tipo di informazione tabellare (salvo eccezioni) Un raster è adatto per descrivere fenomeni continui nello spazio (per esempio: distribuzione di inquinanti, quota, ecc..) Un dato raster può servire come riferimento per lacquisizione di dati vettoriali Per lavorare con dati di tipo raster, ad alto livello, servono le estensioni Spatial Analyst e 3D Analyst

23 I tipi di immagini raster Immagini fisicheImmagini fisiche: ogni pixel indica una misura effettuata in una zona di territorio relativa ad una grandezza definita generalmente in modo continuo sul territorio stesso Immagine fisica La misura può riferirsi a: valore medio che la grandezza assume allinterno del pixel valore estremo valore che la grandezza assume nel centro del pixel

24 Immagini classificateImmagini classificate: ogni pixel assume il valore di un simbolo relativo ad una zona di territorio. Una immagine classificata deriva da una immagine fisica o da una conversione Raster-Vector Immagine classificata I tipi di immagini raster

25 Immagini cartograficheImmagini cartografiche: scansione di una carta (es. CTR) tramite strumento rasterizzatore Immagine cartografica I tipi di immagini raster

26 Immagini fotograficheImmagini fotografiche: fotografie di oggetti (non possono essere ancorate al territorio con un sistema di coordinate ma possono essere usate come attributi) Immagine fotografica

27 I tipi di dati - Raster Utilizza come primitiva grafica il PIXEL (Picture Element) Immagini in formato *.tif, *.bmp, jpg, MrSid, Ecw, …. Immagini ERDAS-Imagine.img Arc/Info GRIDs

28 I tipi di dati - Raster La struttura piramidale del raster Senza la struttura piramidale, lintero raster deve essere letto ad ogni ridisegno del display (dovuto a zoom od altro). Le piramidi registrano dataset files di ridotte dimensioni, di estensione.rrd (reduced resolution dataset) per incrementare la velocità di ridisegno del raster ed una migliore visibilità anche a piccole scale. Quando si aggiunge un raster ad ArcMap, si può scegliere di costruire la struttura piramidale Quello che avviene è un ricampionamento del raster ad intervalli di scala

29 I tipi di dati - Raster Raster Resampling Nearest Neighbor –Closest cell –Continuous and Discrete data Bilinear interpolation –Average of nearest 4 cells –Continuous data only Cubic Convolution –Average of nearest 16 cells –Continuous data only

30 Il formato raster GRID Grid datasets: –Struttura di tipo cellulare composta da celle quadrate di ugual dimensioni memorizzate in righe e colonne. –La definizione di un GRID richiede: (1) le coordinate dellangolo in alto a sinistra, (2) la dimensione della cella, (3) il numero di righe, (4) il numero di colonne, e (5) il valore di ciascuna cella. –Celle che non registrano alcun valore sono chiamate NODATA cells. Number of columns Number of rows Cell size (x, y) Cell size = 50 mCell size = 10 m

31 Il formato raster GRID Grid datasets

32 Il formato TIN Triangular Irregular Network (TIN) Datasets: –Dataset costruiti connettendo punti e con linee e costruendo dei triangoli. –I lati dei triangoli sono costruiti connettendo i punti adiacenti, così da massimizzare il minimo angolo di ciascun triangolo (tringolazione di Delaunay) –Il formato TIN è efficiente per memorizzare dati, in quanto la risoluzione varia con i parametri dei dati spaziali.

33 Il formato TIN La triangolazione di Delaunay soddisfa il requisito che ogni cerchio disegnato passante per tre punti non ne contiene nessun altro. La triangolazione di Delaunay ha molti vantaggi rispetto alle altre metodologie di triangolazione: I triangoli sono il più possibile equi-angolari, riducendo così i problemi di elaborazione numerica creati da triangoli molto lunghi e stretti. La triangolazione è indipendente dallordine in cui i punti sono processati.

34 Il formato TIN Alcuni esempi

35 Il formato TIN Confronto TIN - GRID TINGRID Vantaggi Abilità di descrivere superfici a diversi livelli di risoluzione Efficienza nella registrazione dei dati Facile da creare e da manipolare Facile integrazione con i raster DB smoother, apparenza più naturale delle superfici di terreno create Svantaggi In molti casi richiede una ispezione visiva e un controllo manuale del network Incapacità di utilizzare varie dimensioni per il grid così da poter rappresentare aree di diversa complessità

36 Introduzione ad ArcGIS Client File Dati ArcIMS Service ArcExplorer Browser Html/JAVA ArcPad ArcSDE Service Database ArcInfoArcEditorArcView ArcReader Windows, Unix, Linux Server

37 Dati Client ArcReader ArcInfo ArcEditor ArcView File Multi-user Database Web Service

38 Introduzione ad ArcGIS ArcGIS è un pacchetto di software, usato per creare, visualizzare ed analizzare dati georiferiti sviluppato dall Environmental Systems Research Institute (ESRI), Redlands, California.Environmental Systems Research Institute ArcMapArcCatalogArcToolbox ArcCatalog è usato per la navigazione fra i dati del DB e per il loro managing, per visualizzarli e per crearne i metadati ArcMap è usato per visualizzare dati spaziali, per fare analisi spaziale e per creare mappe al fine di mostrare il risultato del lavoro fatto ArcToolbox è una interfaccia per accedere ai tools di conversione dei dati e ad alcune funzioni di analisi.

39 Introduzione ad ArcGIS Le estensioni di ArcGIS

40 ArcCatalog- Editing metadati Accuratezza e precisione Precisione: una misura della ripetibilità Accuratezza: una misura della affidabilità, è la differenza tra la realtà e la nostra misura Colpire un bersaglio

41 ArcCatalog- Editing metadati Edit Metadata Metadata Properties Create/update Metadata Import Metadata Export Metadata Stili disponibili: FDGC (Federal Geographic Data Committee) FDGC Classic FDGC ESRI FDGC Geography Network FDGC FAQ ISO Geography Network XML Da Metadata Properties si può attivare/disattivare lupdate automatico dei metadati

42 ArcCatalog- Editing metadati I Metadati devono includere informazioni su Data del loro rilievo sul terreno (es. Volo del 1992) Data della generazione Coordinate del contorno Passi del la fase di processing –Software usati –RMSE, ecc. Da dove viene lorigine Chi ha processato i dati Proiezione Sistema di coordinate Datum Unità di misura Scale spaziale Definizione degli attributi Chi contattare per ulteriori informazioni

43 Topologia Comune A Comune B

44 Topologia Modelli di Relazioni Spaziali tra features –Connettività, Adiacenza, Prossimità –Tra uno o più feature classes Rende migliori i modelli di rappresentazione della Realtà Coastline Country boundary Roads Bus route Prossimità PipesStreams Connettività Land parcelsSoil Adiacenza

45 Topologia Esistono due tipi differenti di topologia Topologia ARCO-POLIGONO Topologia ARCO-NODO

46 Topologia COVERAGE Poligonale Label-Points

47 Topologia COVERAGE Lineare (archi)

48 Topologia COVERAGE Topologia arco-poligono

49 Topologia COVERAGE Topologia arco-nodo

50 Topologia COVERAGE - Costruzione topologia Esempio Uso del Suolo –Creazione topologia classica con ArcToolbox Build: polygon, line, node Clean

51 Topologia COVERAGE - Applicazioni topologia –Elenco di tutti i poligoni adiacenti (I, II, … ordine) ad ogni poligono di una coverage (es. Uso del suolo) –Caratterizzazione delle relazioni intercorrenti tra corpi idrici sotterranei (acquiferi) diversi ed adiacenti – …..

52 Topologia COVERAGE - Applicazioni topologia Esempio Uso del Suolo –Elenco dei poligoni adiacenti a ciascun elemento della Coverage Arc#L_polyR_polyL_use 1AB…. 2CA 3CB….. 4CD 5DB A A B B C C D D I poligoni adiacenti ad A sono quelli nei quali compare in L_poly o R_poly il valore A


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